Kā tas to dara? Kā audio nonāk no avota uz skaļruni, lai jūs to varētu dzirdēt?
Audio signāls ir skaņas elektrisks attēlojums audio frekvence diapazonā no 20 līdz 20,000 XNUMX Hz. Tos var sintezēt tieši vai iegūt no mikrofona vai instrumenta uztveršanas devēja. Signāla plūsma ir ceļš no avota līdz skaļrunim, kur audio signāls tiek pārveidots skaņā.
Apskatīsim, kas ir audio signāls un KĀ tas darbojas. Es arī apspriedīšu dažādus signālu plūsmas veidus un to, kā iestatīt signāla plūsmu mājas audiosistēmai.
Izpratne par audio signālu apstrādi
Kas ir audio signālu apstrāde?
Vai esat kādreiz domājuši, kā jūsu iecienītākās dziesmas saplūst? Nu, tas viss pateicoties audio signāla apstrādei! Audio signāla apstrāde ir process, kurā skaņu pārvērš digitālos formātos, manipulē ar skaņas frekvencēm un pievieno efektus, lai izveidotu perfektu dziesmu. To izmanto ierakstu studijās, personālajos un klēpjdatoros un pat specializētās ierakstu iekārtās.
Darba sākšana ar audio signālu apstrādi
Ja vēlaties uzzināt vairāk par audio signāla apstrādi, Vorena Kūna grāmata Ievads audio signālu apstrādē ir lieliska vieta, kur sākt. Tas aptver skaņas un analogo audio signālu pamatus, paraugu ņemšanu un kvantēšanu Ciparu audio signāli, laika un frekvenču domēna apstrāde un pat īpašas lietojumprogrammas, piemēram, ekvalaizera dizains, efektu ģenerēšana un failu saspiešana.
Apgūstiet audio signālu apstrādi ar MATLAB
Šīs grāmatas labākā daļa ir tā, ka tajā ir iekļauti piemēri un vingrinājumi, kuros tiek izmantoti MATLAB skripti un funkcijas. Tas nozīmē, ka varat apstrādāt audio reāllaikā savā datorā un iegūt labāku izpratni par to, kā darbojas audio signālu apstrāde.
par autoru
Vorens Kūnts ir Ročesteras Tehnoloģiju institūta emeritētais profesors. Viņam ir bakalaura grāds Merilendas Universitātē, maģistra grāds Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā un doktora grāds. no Purdjū universitātes, visi elektrotehnikā. Viņš pavadīja vairāk nekā 30 gadus uzņēmumā Bell Laboratories, izstrādājot digitālās pārraides sistēmas, un pēc aiziešanas pensijā viņš pievienojās RIT fakultātei, lai palīdzētu izveidot audio inženierijas tehnoloģiju iespēju. Kūnts ir turpinājis pētījumus audio inženierijas jomā un publicējis un prezentējis savu pētījumu rezultātus.
Zinātne aiz maiņstrāvām
Kas ir maiņstrāva?
Maiņstrāvas (AC) ir kā mežonīgs elektrības bērns – tās nepaliek vienā vietā un vienmēr mainās. Atšķirībā no līdzstrāvas (DC), kas plūst tikai vienā virzienā, maiņstrāva pastāvīgi pārslēdzas no pozitīvas uz negatīvu. Tāpēc tas tiek izmantots audio signālos — tas var precīzi radīt sarežģītas skaņas.
Kā tas darbojas?
Maiņstrāvas audio signāli tiek modulēti, lai tie atbilstu reproducējamās skaņas augstumam, tāpat kā skaņas viļņi mainās starp augstu un zemu spiedienu. Tas tiek darīts, mainot divas vērtības - frekvenci un amplitūdu.
- Frekvence: cik bieži signāls mainās no pozitīva uz negatīvu.
- Amplitūda: signāla līmenis vai skaļums, ko mēra decibelos.
Kāpēc maiņstrāva ir tik lieliska?
Maiņstrāva ir kā elektrības supervaronis – tā spēj paveikt to, ko nespēj citi elektrības veidi. Tas var uzņemt sarežģītas skaņas un pārvērst tās elektriskos signālos un pēc tam atkal pārvērst skaņā. Tas ir kā maģija, bet ar zinātni!
Kas ir signāla plūsma?
Pamati
Signāla plūsma ir kā telefona spēle, bet ar skaņu. Tas ir ceļojums, ko skaņa veic no avota līdz jūsu ausīm. Tas varētu būt īss ceļojums, piemēram, kad klausāties savas iecienītākās melodijas mājas stereosistēmā. Vai arī tas var būt garš, līkumots ceļojums, piemēram, kad atrodaties ierakstu studijā ar visiem zvaniņiem un svilpieniem.
The Nitty Gritty
Runājot par signālu plūsmu, pa ceļam ir daudz pieturu. Skaņa var izplūst caur miksēšanas pulti, ārējo audio aprīkojumu un pat dažādām telpām. Tas ir kā lielas vecās audio stafetes sacensības!
Ieguvumi
Signāla plūsmas skaistums ir tāds, ka tas var palīdzēt uzlabot jūsu skaņu. Tas var palīdzēt jums kontrolēt tilpums, pievienojiet efektus un pat pārliecinieties, ka skaņa nonāk pareizajā vietā. Tātad, ja vēlaties pēc iespējas vairāk izmantot savu audio, tad vēlēsities uzzināt signāla plūsmu.
Izpratne par audio signāliem
Kas ir audio signāli?
Audio signāli ir kā jūsu skaļruņu valoda. Tie ir tie, kas stāsta jūsu runātājiem, ko teikt un cik skaļi to teikt. Tie ļauj jūsu mūzikai izklausīties lieliski, jūsu filmas skan intensīvi un aplādes izklausās kā profesionāls ieraksts.
Kādi parametri raksturo audio signālus?
Audio signālus var raksturot ar dažiem dažādiem parametriem:
- Joslas platums: šis ir signāla pārraides frekvenču diapazons.
- Nominālais līmenis: tas ir signāla vidējais līmenis.
- Jaudas līmenis decibelos (dB): tas ir signāla stipruma mērs attiecībā pret atsauces līmeni.
- Sprieguma līmenis: tas ir signāla stipruma mērs attiecībā pret signāla ceļa pretestību.
Kādi ir dažādi audio signālu līmeņi?
Atkarībā no lietojumprogrammas audio signāli ir dažādos līmeņos. Šeit ir īss izplatītāko līmeņu pārskats:
- Līnijas līmenis: Šis ir standarta līmenis profesionālajām miksēšanas pultīm.
- Patērētāja līmenis: tas ir zemāks līmenis nekā līnijas līmenis un tiek izmantots patērētāju audioiekārtām.
- Mikrofona līmenis: šis ir zemākais līmenis un tiek izmantots mikrofoniem.
Ko tas viss nozīmē?
Īsumā, audio signāli ir kā jūsu skaļruņu valoda. Viņi stāsta jūsu skaļruņiem, ko teikt, cik skaļi to teikt un kā panākt, lai jūsu mūzika, filmas un aplādes skanētu lieliski. Tātad, ja vēlaties, lai jūsu audio skan vislabāk, jums ir jāsaprot dažādie audio signālu parametri un līmeņi.
Kas ir digitālais audio?
Kas tas ir?
Digitālais audio ir audio signāla digitālā forma. To izmanto visu veidu audio spraudņos un digitālās audio darbstacijas (DAW) programmatūrā. Būtībā tā ir informācija, kas iet caur DAW no audio celiņa uz spraudni un izvada aparatūras izvadi.
Kā tas tiek transportēts?
Digitālo audio var nosūtīt pa dažādiem kabeļiem, tostarp:
- Optisko šķiedru
- Koaksiālais
- Vītā pāra
Turklāt tiek izmantots līnijas kods un sakaru protokols, lai pārraidītu ciparu signālu. Daži no populārākajiem digitālā audio transporta veidiem ir:
- TRADĪCIJA
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- Audio, izmantojot Ethernet
- Audio, izmantojot IP
Tātad, ko tas viss nozīmē?
Nespeciālistu izpratnē digitālais audio ir veids, kā nosūtīt audio signālus pa kabeļiem un pa gaisu. To izmanto visu veidu audio spraudņos un digitālās audio darbstacijas (DAW) programmatūrā. Tātad, ja esat mūziķis, ražotājs, vai audio inženieris, iespējams, kādā savas karjeras posmā esat izmantojis digitālo audio.
Manipulēšana ar audio signāliem
Kas ir signālu apstrāde?
Signāla apstrāde ir veids, kā uztvert audio signālu, piemēram, skaņu, un kaut kādā veidā to mainīt. Tas ir tāpat kā paņemt skaņu, pievienot to datoram un pēc tam izmantot virkni kloķu un ciparripu, lai tas izklausītos savādāk.
Ko jūs varat darīt ar signālu apstrādi?
Signālu apstrādi var izmantot, lai ar skaņu paveiktu visdažādākās lietas. Šeit ir dažas no iespējām:
- Augstās vai zemās frekvences var filtrēt.
- Dažas frekvences var uzsvērt vai samazināt ar ekvalaizeru.
- Harmoniskus virstoņus var pievienot ar kropļojumiem.
- Amplitūdu var kontrolēt ar kompresoru.
- Var pievienot tādus mūzikas efektus kā reverb, koris un aizkave.
- Kopējo signāla līmeni var regulēt ar faderu vai pastiprinātāju.
- Vairākus signālus var apvienot ar mikseri.
Ko tas viss nozīmē?
Īsāk sakot, signālu apstrāde ir veids, kā uztvert skaņu un likt tai izklausīties pavisam citādāk. Varat padarīt to skaļāku vai maigāku, pievienot efektus vai pat apvienot vairākas skaņas vienā. Tas ir tāpat kā ar skaņas rotaļu laukumu, kurā spēlēt!
Kas ir transdukcija?
Pamati
Transdukcija ir skaņas pārvēršanas process elektriskos signālos. Citiem vārdiem sakot, tas ir process, kurā skaņas viļņus pārvērš 0 un 1. Tas ir kā maģisks tilts starp fizisko un digitālo pasauli.
Spēlētāji
Transdukcijas spēlē ir divi galvenie spēlētāji:
- Mikrofoni: šie devēji uztver skaņas viļņus un pārvērš tos elektriskos signālos.
- Skaļruņi: šie devēji uztver elektriskos signālus un pārvērš tos skaņas viļņos.
Veidi
Runājot par transdukciju, ir divi galvenie audio signālu veidi: analogais un digitālais. Analogais ir sākotnējais skaņas vilnis, savukārt digitālais ir 0s un 1s versija.
Process
Transdukcijas process ir diezgan vienkāršs. Pirmkārt, skaņas vilnis saskaras ar mikrofona kapsulu. Pēc tam šī kapsula pārvērš vibrācijas mehānisko enerģiju elektriskā strāvā. Pēc tam šī strāva tiek pastiprināta un pārveidota par ciparu signālu. Visbeidzot, šo digitālo signālu skaļrunis pārvērš atpakaļ skaņas vilnī.
Baigā zinātne
Mūsu ausis arī pārveido skaņu elektriskos signālos, taču tie ir dzirdes signāli, nevis audio signāli. Dzirdes signāli ir paredzēti dzirdei, savukārt audio signāli ir paredzēti tehnoloģijai.
Tātad jums tas ir — ātrs un vienkāršs transdukcijas ceļvedis. Tagad varat pārsteigt savus draugus ar savām zināšanām par skaņas viļņu maģisko pārvēršanas procesu 0 un 1!
Decibelu skalas izpratne
Kas ir decibels?
Kad skatāties uz signāla mērītāju, jūs skatāties uz decibelu informāciju. Decibeli mēra skaņas skaļumu vai amplitūdu. Tā ir logaritmiska skala, nevis lineāra, kas nozīmē, ka tā var izmērīt milzīgu skaņas jaudas līmeņu diapazonu. Cilvēka auss ir pārsteidzoša ierīce, kas spēj uztvert tuvumā nokrītošas tapas skaņu, kā arī reaktīvā dzinēja rūkoņu tālumā.
Trokšņa mērvienības
Mērot trokšņa līmeni ar skaņas līmeņa mērītāju, jūs mēra trokšņa intensitāti decibelu vienībās (dB). Skaņas mērītājā tiek izmantots displejs ar decibelu diapazonu un izšķirtspēju, lai aptuveni atbilstu auss dinamiskajam diapazonam. Būtu grūti izgatavot skaņas līmeņa mērītāju ar lineāru veiktspēju, tāpēc tiek izmantota logaritmiska skala, par pamatu izmantojot 10.
Parasto skaņu decibelu līmeņi
Tālāk ir sniegts parasto skaņu decibelu līmeņu saraksts.
- Gandrīz pilnīgs klusums — 0 dB
- Čuksts - 15 dB
- Bibliotēka — 45 dB
- Parasta saruna — 60 dB
- Tualetes skalošana — 75–85 dB
- Trokšņains restorāns — 90 dB
- Maksimālais troksnis slimnīcas palātā — 100 dB
- Mazuļa raudāšana — 110 dB
- Reaktīvais dzinējs - 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Gaisa balons — 157 dB
Decibelu veidi
Runājot par audio, ir vairāki decibelu veidi:
- SPL (skaņas spiediena līmeņi): mēra reālās pasaules (bez signāla) skaņas, ko mēra ar specializētu SPL mērītāju.
- dBFS (Decibels Full Scale): kā tiek mērīti digitālā signāla līmeņi 0s un 1s pasaulē, kur maksimālais signāla stiprums =0 uz skaitītāja.
- dBV (decibelvoltu): galvenokārt izmanto analogajās iekārtās vai digitālajā programmatūrā, kas emulē analogo pārnesumu. VU skaitītāji reģistrē vidējos audio līmeņus, atšķirībā no pīķa mērītājiem, kas parāda tikai skaļākos mirkļa maksimuma signālus. Analogās audio sākuma dienās magnētiskā lente nevarēja ierakstīt tik daudz audio signālu, salīdzinot ar magnētisko lenti, kas tika ražota gadu desmitiem vēlāk, tāpēc kļuva pieņemams ierakstīt vairāk nekā 0 atkarībā no izmantotās lentes līdz +3 vai +6. vai pat augstāk.
Izpratne par audio formātiem
Kas ir audio formāts?
Ierakstot audio, jums ir jāizlemj, kā tas tiks saglabāts. Tas nozīmē izvēlēties pareizo audio formātu, bitu dziļumu un izlases ātrumu. Tas ir tāpat kā izvēlēties pareizos kameras iestatījumus fotoattēlam. Varat izvēlēties JPEG kvalitāti (zemu, vidēju, augstu) vai ierakstīt maksimāli daudz detaļu RAW failā.
Audio formāti ir līdzīgi attēlu formātiem – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – bet skaņai. Audio formāts nosaka, cik daudz datu tiek izmantots, lai attēlotu audio, neatkarīgi no tā, vai tas ir saspiests vai nav, un kāda veida dati tiek izmantoti.
Nesaspiests audio
Runājot par audio producēšanu, parasti vēlēsities palikt pie nesaspiesta audio. Tādā veidā jūs varat kontrolēt, kā audio tiek izplatīts. Pat ja izmantojat platformu, piemēram, Vimeo, YouTube vai Spotify, vispirms vēlēsities apgūt audio nesaspiestā formātā.
Saspiests audio
Ja strādājat ar mūziku, iespējams, būs jāsaspiež audio fails, ja tas ir pārāk liels izplatīšanas platformai. Piemēram, Distrokid pieņem tikai failus līdz 1 GB. Tātad, ja jūsu dziesma ir patiešām gara, jums tā būs jāsaspiež.
Visizplatītākie mūzikas atskaņošanas failu formāti ir WAV un FLAC. FLAC ir bezzudumu saspiešanas formāts, kas ir labāks par mp3. Spotify iesaka izmantot AAC formātu.
Audio eksportēšana
Eksportējot audio kā daļu no video, jums parasti ir daži sākotnējie iestatījumi, no kuriem izvēlēties (piemēram, YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Audio tiks saspiests kopā ar video, pamatojoties uz jūsu eksportēšanas iestatījumiem.
Ja jums ir lietošanas gadījums, kas neatbilst iepriekšējiem iestatījumiem, varat veikt papildu izpēti tiešsaistē, lai noskaidrotu labākos iestatījumus.
Faila lieluma salīdzinājums
Tālāk ir sniegts dažādu audio formātu failu lieluma salīdzinājums.
- WAV: liels
- FLAC: vidēja
- MP3: mazs
Tātad, jums tas ir! Tagad jūs zināt visu par audio formātiem.
Kas ir bitu dziļums?
Bitu dziļums ir tehnisks termins, ko lieto, lai aprakstītu skaņas viļņu formas dinamisko izšķirtspēju. Tas nedaudz atgādina ciparu aiz komata skaitu, ko izmanto, lai attēlotu visu audio failu, un tas ir galvenais faktors, kas nosaka skaņas kopējo kvalitāti un izšķirtspēju.
Bitu dziļuma pamati
Bitu dziļums ir saistīts ar vērtību diapazonu, ko izmanto, lai attēlotu skaļākos un klusākos signālus, ko var ierakstīt digitālā datu nesējā. Šeit ir sniegts īss pamatinformāciju apraksts:
- Bitu dziļuma vērtības atspoguļo skaņas viļņu formas dinamisko izšķirtspēju.
- Bitu dziļums nosaka arī kopējo decimālzīmju skaitu visām 0 un 1, kas tiek izmantotas, lai attēlotu visu audio failu.
- Visizplatītākie bitu dziļuma standarti ir 16 biti un 24 biti. Jo vairāk bitu tiek izmantots, jo lielāks ir skaņas fails un augstāka tā kvalitāte vai izšķirtspēja.
- CD audio tiek definēts kā 16 bitu datu nesējs, savukārt DVD var atskaņot 16, 20 vai 24 bitu audio.
Bitu dziļums kā radošs parametrs
Bitu dziļums nav tikai tehnisks termins – to var izmantot arī kā radošu parametru. Piemēram, ir vesels elektroniskās mūzikas žanrs ar nosaukumu Chiptune, kas atdarina audio skanējumu, atskaņojot iepriekšējo paaudžu datoros ar 8 bitu procesoriem.
Tātad, ja vēlaties savai skaņai pievienot mazliet lo-fi aromātu, noteikti jāņem vērā bitu dziļums. Vienkārši atcerieties, ka jo vairāk bitu tiek izmantots, jo lielāks ir skaņas fails un augstāka tā kvalitāte vai izšķirtspēja.
Secinājumi
Tagad jūs zināt visu par audio signālu kā skaņas kā elektrisku vai mehānisku vibrāciju formāta signāla ATTĒLU. Tas ir tas, kā mēs dzirdam mūziku un kā mēs to ierakstām. Tas ir veids, kā mēs to kopīgojam ar citiem un kā mēs to izbaudām savās ierīcēs.
Tāpēc nebaidieties sākt ar to un izklaidējieties!
Es esmu Joosts Nuselders, Neaera dibinātājs un satura mārketinga speciālists, tētis, un man patīk izmēģināt jaunu aprīkojumu ar ģitāru, un es kopā ar savu komandu veidoju padziļinātus emuāra rakstus kopš 2020. gada. lai palīdzētu lojālajiem lasītājiem ar ierakstīšanas un ģitāras padomiem.
