Kas ir digitālais audio? Tas ir jautājums, ko daudzi no mums kādreiz ir sev uzdevuši, un tā nav vienkārša atbilde.
Digitālais audio ir skaņas attēlojums digitālā formātā. Tas ir veids, kā uzglabāt, manipulēt un pārraidīt audio signālus digitālā formā, nevis analogā formātā. Tas ir milzīgs sasniegums audio tehnoloģijā.
Šajā rakstā es paskaidrošu, kas ir digitālais audio, kā tas atšķiras no analogā audio un kā tas ir mainījis veidu, kādā mēs ierakstām, glabājam un klausāmies audio.
Pārskats
Kas ir digitālais audio?
Digitālais audio attiecas uz skaņas attēlojumu digitālā formātā. Tas nozīmē, ka skaņas viļņi tiek pārvērsti skaitļu sērijās, kuras var saglabāt, manipulēt un pārraidīt, izmantojot digitālās tehnoloģijas.
Kā tiek ģenerēts digitālais audio?
Digitālais audio tiek ģenerēts, regulāri ņemot diskrētus analogā skaņas viļņa paraugus. Pēc tam šie paraugi tiek attēloti kā skaitļu virkne, ko var uzglabāt un apstrādāt, izmantojot digitālās tehnoloģijas.
Kādas ir digitālā audio priekšrocības?
Mūsdienu tehnoloģiju pieejamība ir ievērojami samazinājusi ar mūzikas ierakstīšanu un izplatīšanu saistītās izmaksas. Tādējādi neatkarīgiem māksliniekiem ir vieglāk dalīties savā mūzikā ar pasauli. Digitālos audioierakstus var izplatīt un pārdot kā failus, tādējādi novēršot vajadzību pēc fiziskām kopijām, piemēram, ierakstiem vai kasetēm. Patērētājs saņem tādus populārus straumēšanas pakalpojumus kā Apple Music vai Spotify, kas piedāvā pagaidu piekļuvi miljoniem dziesmu attēlojumiem.
Digitālā audio evolūcija: īsa vēsture
No mehāniskajiem viļņiem līdz digitālajiem parakstiem
- Digitālā audio vēsture ir meklējama 19. gadsimtā, kad skaņu ierakstīšanai un atskaņošanai tika izmantotas mehāniskas ierīces, piemēram, skārda un vaska cilindri.
- Šie cilindri tika rūpīgi iegravēti ar rievām, kas savāca un apstrādāja gaisa spiediena izmaiņas mehānisku viļņu veidā.
- Gramofonu un vēlāk arī kasešu parādīšanās ļāva klausītājiem baudīt mūziku, neapmeklējot dzīvās izrādes.
- Tomēr šo ierakstu kvalitāte bija ierobežota, un skaņas laika gaitā bieži tika izkropļotas vai zaudētas.
BBC eksperiments un digitālā audio dzimšana
- 1960. gados BBC sāka eksperimentēt ar jaunu pārraides sistēmu, kas savienoja tās apraides centru ar attālām vietām.
- Tam bija nepieciešams izstrādāt jaunu ierīci, kas varētu apstrādāt skaņas vienkāršāk un efektīvāk.
- Risinājums tika atrasts digitālā audio ieviešanā, kurā tika izmantoti diskrēti skaitļi, lai attēlotu gaisa spiediena izmaiņas laika gaitā.
- Tas ļāva pastāvīgi saglabāt sākotnējo skaņas stāvokli, kas iepriekš nebija sasniedzams, īpaši zemā līmenī.
- BBC digitālā audio sistēma balstījās uz viļņu formas analīzi, kas tika atlasīta ar ātrumu tūkstoš reižu sekundē un tika piešķirts unikāls binārais kods.
- Šis skaņas ieraksts ļāva tehniķim atjaunot sākotnējo skaņu, izveidojot ierīci, kas varētu nolasīt un interpretēt bināro kodu.
Sasniegumi un jauninājumi digitālajā audio jomā
- Tirdzniecībā pieejamā digitālā audio ierakstītāja izlaišana 1980. gados iezīmēja milzīgu soli uz priekšu digitālā audio jomā.
- Šis analogo-digitālo pārveidotājs glabāja skaņas digitālā formātā, ko var saglabāt un apstrādāt datoros.
- VHS lentes formāts vēlāk turpināja šo tendenci, un kopš tā laika digitālais audio tiek plaši izmantots mūzikas producēšanā, filmās un televīzijā.
- Pastāvīgie tehnoloģiskie sasniegumi un nebeidzamie jauninājumi digitālajā audio ir radījuši atšķirīgus skaņas apstrādes un saglabāšanas metožu viļņus.
- Mūsdienās digitālos audioparakstus izmanto, lai saglabātu un analizētu skaņas tādā veidā, kas kādreiz bija nesasniedzams, ļaujot baudīt nepārspējamu skaņas kvalitāti, ko iepriekš nebija iespējams sasniegt.
Digitālās audio tehnoloģijas
Ierakstīšanas un uzglabāšanas tehnoloģijas
Digitālās audio tehnoloģijas ir mainījušas veidu, kā mēs ierakstām un glabājam audio. Dažas no populārākajām tehnoloģijām ietver:
- Ieraksts uz cietā diska: Audio tiek ierakstīts un saglabāts cietajā diskā, ļaujot viegli rediģēt un manipulēt ar audio failiem.
- Digitālā audio lente (DAT): digitālais ierakstīšanas formāts, kas izmanto magnētisko lenti, lai saglabātu audio datus.
- CD, DVD un Blu-ray diski: šajos optiskajos diskos var saglabāt lielu daudzumu digitālo audio datu, un tos parasti izmanto mūzikas un video izplatīšanai.
- Minidisc: mazs, pārnēsājams disku formāts, kas bija populārs 1990. gados un 2000. gadu sākumā.
- Super Audio CD (SACD): augstas izšķirtspējas audio formāts, kas izmanto īpašu disku un atskaņotāju, lai panāktu labāku skaņas kvalitāti nekā standarta kompaktdiski.
Atskaņošanas tehnoloģijas
Digitālos audio failus var atskaņot, izmantojot dažādas tehnoloģijas, tostarp:
- Datori: digitālos audio failus var atskaņot datoros, izmantojot multivides atskaņotāja programmatūru.
- Digitālie audio atskaņotāji: pārnēsājamas ierīces, piemēram, iPod un viedtālruņi, var atskaņot digitālos audio failus.
- Workstationdigitālās audio darbstacijas: profesionāla audio programmatūra, ko izmanto digitālā audio ierakstīšanai, rediģēšanai un miksēšanai.
- Standarta CD atskaņotāji: šie atskaņotāji var atskaņot standarta audio kompaktdiskus, kuros izmantota digitālā audio tehnoloģija.
Apraides un radiotehnoloģijas
Digitālās audio tehnoloģijas ir būtiski ietekmējušas arī apraidi un radio. Dažas no populārākajām tehnoloģijām ietver:
- HD radio: digitālā radio tehnoloģija, kas nodrošina augstākas kvalitātes skaņu un papildu funkcijas, piemēram, informāciju par dziesmu un izpildītāju.
- Mondiale: ciparu radio apraides standarts, ko izmanto Eiropā un citās pasaules daļās.
- Digitālā radio apraide: daudzas radiostacijas tagad pārraida digitālā formātā, nodrošinot labāku skaņas kvalitāti un papildu funkcijas, piemēram, informāciju par dziesmu un izpildītāju.
Audio formāti un kvalitāte
Digitālos audio failus var saglabāt dažādos formātos, tostarp:
- MP3: saspiests audio formāts, ko plaši izmanto mūzikas izplatīšanai.
- WAV: nesaspiests audio formāts, ko parasti izmanto profesionālām audio lietojumprogrammām.
- FLAC: bezzudumu audio formāts, kas nodrošina augstas kvalitātes skaņu, nezaudējot faila lielumu.
Digitālā audio kvalitāti mēra pēc tā izšķirtspējas un dziļuma. Jo augstāka izšķirtspēja un dziļums, jo labāka skaņas kvalitāte. Dažas izplatītas izšķirtspējas un dziļumi ietver:
- 16 bitu/44.1 kHz: CD kvalitātes audio.
- 24-bit/96kHz: augstas izšķirtspējas audio.
- 32-bit/192kHz: studijas kvalitātes audio.
Digitālo audio tehnoloģiju pielietojumi
Digitālajām audio tehnoloģijām ir plašs pielietojumu klāsts, tostarp:
- Nevainojama koncerta skaņas radīšana: Digitālās audio tehnoloģijas ļauj precīzi kontrolēt skaņas līmeni un kvalitāti, ļaujot sasniegt perfektu skaņu dzīvā koncerta iestatījumos.
- Neatkarīgi mākslinieki: digitālās audio tehnoloģijas ir ļāvušas neatkarīgiem māksliniekiem ierakstīt un izplatīt savu mūziku bez nepieciešamības izveidot ierakstu izdevniecību.
- Radio un apraide: digitālās audio tehnoloģijas ir ļāvušas nodrošināt labāku skaņas kvalitāti un papildu funkcijas radio un apraidei.
- Filmu un video producēšana: digitālās audio tehnoloģijas parasti izmanto filmu un video producēšanā, lai ierakstītu un rediģētu audio ierakstus.
- Personīgai lietošanai: digitālās audio tehnoloģijas ir ļāvušas cilvēkiem viegli izveidot un kopīgot savu mūziku un audio ierakstus.
Digitālā paraugu ņemšana
Kas ir paraugu ņemšana?
Samplings ir mūzikas vai jebkura cita skaņas viļņa pārveidošana digitālā formātā. Šis process ietver regulāru skaņas viļņa momentuzņēmumu uzņemšanu noteiktā laikā un to pārveidošanu ciparu datos. Šo momentuzņēmumu garums nosaka iegūtā digitālā audio kvalitāti.
Kā darbojas paraugu ņemšana
Paraugu ņemšana ietver īpašu programmatūru, kas pārvērš analogo skaņas viļņu digitālā formātā. Programmatūra noteiktā brīdī uzņem skaņas viļņa momentuzņēmumus, un pēc tam šie momentuzņēmumi tiek pārvērsti ciparu datos. Iegūto digitālo audio var saglabāt dažādos datu nesējos, piemēram, diskos, cietajos diskos vai pat lejupielādēt no interneta.
Paraugu ņemšanas biežums un kvalitāte
Iztvertā audio kvalitāte ir atkarīga no izlases frekvences, kas ir sekundē uzņemto momentuzņēmumu skaits. Jo augstāks paraugu ņemšanas ātrums, jo labāka ir iegūtā digitālā audio kvalitāte. Tomēr lielāks paraugu ņemšanas ātrums nozīmē arī to, ka datu nesējā tiek aizņemts vairāk vietas.
Saspiešana un konvertēšana
Lai ievietotu lielus audio failus portatīvajā datu nesējā vai lejupielādētu tos no interneta, bieži tiek izmantota saspiešana. Saspiešana ietver noteiktu izvēli frekvences un harmonikas, lai atjaunotu izlases skaņas vilni, atstājot pietiekami daudz vietas, lai atjaunotu patieso skaņu. Šis process nav ideāls, un saspiešanas procesā tiek zaudēta daļa informācijas.
Izlases izmantošana
Sampling tiek izmantots dažādos veidos, piemēram, veidojot mūziku, skaņas efektus un pat video veidošanā. To izmanto arī digitālā audio izveidē FM radio, videokamerām un pat dažām Canon kameru versijām. Paraugu ņemšana ir ieteicama gadījuma lietošanai, bet kritiskai lietošanai ieteicams palielināt paraugu ņemšanas ātrumu.
Saskarnes
Kas ir audio saskarnes?
Audio saskarnes ir ierīces, kas pārvērš analogos audio signālus no mikrofoniem un instrumentiem ciparu signālos, ko var apstrādāt ar datora programmatūru. Tie arī maršrutē digitālos audio signālus no datora uz austiņām, studijas monitoriem un citām perifērijas ierīcēm. Ir pieejams daudz dažādu veidu audio interfeisu, taču visizplatītākais un universālākais veids ir USB (Universal Serial Bus) interfeiss.
Kāpēc jums ir nepieciešams audio interfeiss?
Ja datorā izmantojat audio programmatūru un vēlaties ierakstīt vai atskaņot augstas kvalitātes audio, jums būs nepieciešams audio interfeiss. Lielākajai daļai datoru ir iebūvēts audio interfeiss, taču tas bieži ir diezgan vienkāršs un nenodrošina vislabāko kvalitāti. Ārējais audio interfeiss nodrošinās labāku skaņas kvalitāti, vairāk ieeju un izeju, kā arī lielāku kontroli pār audio.
Kādas ir jaunākās audio saskarņu versijas?
Jaunākās audio saskarņu versijas ir pieejamas veikalos, kas pārdod mūzikas aprīkojumu. Mūsdienās tie ir diezgan lēti, un jūs varat ātri izspiest vecos krājumus. Acīmredzot, jo ātrāk vēlaties iepirkties, jo ātrāk varat atrast jaunākās audio saskarņu versijas.
Digitālā audio kvalitāte
Ievads
Runājot par digitālo audio, kvalitāte ir izšķirošs faktors. Audio signālu digitālo attēlojumu panāk, izmantojot procesu, ko sauc par paraugu ņemšanu, kas ietver nepārtrauktu analogo signālu ņemšanu un pārveidošanu skaitliskās vērtībās. Šis process ir mainījis veidu, kā mēs uztveram, manipulējam un reproducējam skaņu, taču tas rada arī jaunus izaicinājumus un apsvērumus par audio kvalitāti.
Paraugu ņemšana un frekvences
Digitālā audio pamatprincips ir uztvert un attēlot skaņu kā skaitlisku vērtību virkni, ar kuru var manipulēt un apstrādāt, izmantojot lietojumprogrammas. Digitālā audio kvalitāte ir atkarīga no tā, cik precīzi šīs vērtības atspoguļo sākotnējo skaņu. To nosaka paraugu ņemšanas ātrums, kas ir reižu skaits sekundē, kad analogais signāls tiek mērīts un pārveidots ciparu signālā.
Mūsdienu mūzika parasti izmanto paraugu ņemšanas frekvenci 44.1 kHz, kas nozīmē, ka analogais signāls tiek uzņemts 44,100 96 reizes sekundē. Tas ir tāds pats paraugu ņemšanas ātrums, ko izmanto kompaktdiskiem, kas ir izplatīts digitālā audio izplatīšanas līdzeklis. Ir pieejami arī augstāki paraugu ņemšanas ātrumi, piemēram, 192 kHz vai XNUMX kHz, un tie var nodrošināt labāku kvalitāti, taču tiem ir nepieciešama arī lielāka uzglabāšanas vieta un apstrādes jauda.
Digitālā signāla kodēšana
Kad analogais signāls ir paraugs, tas tiek kodēts ciparu signālā, izmantojot procesu, ko sauc par impulsa koda modulāciju (PCM). PCM attēlo analogā signāla amplitūdu katrā paraugu ņemšanas punktā kā skaitlisku vērtību, kas pēc tam tiek saglabāta kā bināro ciparu (bitu) sērija. Katra parauga attēlošanai izmantoto bitu skaits nosaka bitu dziļumu, kas ietekmē digitālā audio dinamisko diapazonu un izšķirtspēju.
Piemēram, kompaktdiskā tiek izmantots 16 bitu dziļums, kas var attēlot 65,536 96 dažādus amplitūdas līmeņus. Tas nodrošina aptuveni 24 dB dinamisko diapazonu, kas ir pietiekams lielākajai daļai klausīšanās vidi. Lielāks bitu dziļums, piemēram, 32 biti vai XNUMX biti, var nodrošināt vēl labāku kvalitāti un dinamisko diapazonu, taču tiem ir nepieciešama arī lielāka uzglabāšanas vieta un apstrādes jauda.
Digitālā audio manipulācija
Viena no digitālā audio priekšrocībām ir iespēja manipulēt un apstrādāt signālu, izmantojot lietojumprogrammas. Tas var ietvert rediģēšanu, miksēšanu, efektu piemērošanu un dažādu vidi simulāciju. Tomēr šie procesi var ietekmēt arī digitālā audio kvalitāti.
Piemēram, noteiktu efektu vai audio signāla izmaiņu izmantošana var pasliktināt kvalitāti vai radīt artefaktus. Ir svarīgi izprast izmantotās programmatūras ierobežojumus un iespējas, kā arī audio projekta īpašās prasības.
Neatkarīga mūzikas producēšana ar digitālo audio
No lieliem klājiem līdz izdevīgam aprīkojumam
Ir pagājuši tie laiki, kad profesionāli ierakstīt mūziku nozīmēja ieguldīt masīvās klājos un dārgā aprīkojumā. Līdz ar digitālā audio parādīšanos neatkarīgi mākslinieki visā pasaulē tagad var radīt mūziku savās mājas studijās katru dienu. Pieejama aprīkojuma pieejamība ir krasi mainījusi mūzikas industriju, radot pozitīvu iespaidu uz mūziķiem, kuri tagad var radīt paši savu mūziku, nesabojājoties.
Izpratne par digitālo audio kvalitāti
Digitālais audio ir veids, kā ierakstīt skaņas viļņus kā digitālus datus. Digitālā audio izšķirtspēja un izlases ātrums ietekmē skaņas kvalitāti. Šeit ir īsa vēsture par to, kā digitālā audio kvalitāte ir attīstījusies gadu gaitā:
- Digitālās audio sākuma dienās izlases ātrums bija zems, kā rezultātā skaņas kvalitāte bija slikta.
- Tehnoloģijai pilnveidojoties, palielinājās izlases biežums, kā rezultātā uzlabojās skaņas kvalitāte.
- Mūsdienās digitālā audio kvalitāte ir neticami augsta, ar izlases ātrumu un bitu dziļumu, kas precīzi uztver skaņas viļņus.
Digitālā audio ierakstīšana un apstrāde
Lai ierakstītu digitālo audio, mūziķi izmanto atsevišķas tastatūras, virtuālos instrumentus, programmatūras sintezatorus un FX spraudņus. Ierakstīšanas process ietver analogo signālu pārveidošanu ciparu datos, izmantojot analogo-digitālo pārveidotājus. Pēc tam digitālie dati tiek saglabāti kā faili datorā. Failu lielums ir atkarīgs no ieraksta izšķirtspējas un izlases ātruma.
Latentums un ražošana
Latentums ir aizkave starp skaņas ievadi un tās apstrādi. In Mūzikas producēšana, latentums var būt problēma, ierakstot vairāku celiņu vai celmu ierakstus. Lai izvairītos no latentuma, mūziķi paļaujas uz zema latentuma audio saskarnēm un procesoriem. Digitālie datu signāli tiek apstrādāti caur ķēdi, kas ģenerē skaņas viļņveida attēlu. Pēc tam atskaņošanas ierīce šo viļņu formas attēlu pārveido skaņā.
Izkropļojumi un dinamiskais diapazons
Digitālajam audio ir augsts dinamiskais diapazons, kas nozīmē, ka tas var precīzi uztvert visu skaņas diapazonu. Tomēr digitālais audio var ciest arī no kropļojumiem, piemēram, izgriešanas un kvantēšanas kropļojumiem. Apgriešana notiek, kad ieejas signāls pārsniedz digitālās sistēmas augstumu, kā rezultātā rodas kropļojumi. Kvantēšanas kropļojumi rodas, kad digitālā sistēma noapaļo signālu, lai tas iekļautos stingros segmentos, nospiežot neprecizitātes noteiktos laika punktos.
Sociālās izplatīšanas platformas
Līdz ar sociālo izplatīšanas platformu pieaugumu neatkarīgi mūziķi tagad var izplatīt savu mūziku globālai auditorijai, neizmantojot ierakstu izdevniecību. Šīs platformas ļauj mūziķiem augšupielādēt savu mūziku un kopīgot to ar saviem sekotājiem. Mūzikas izplatīšanas demokratizācija ir radījusi patiesu tehnoloģiju revolūciju, dodot mūziķiem brīvību radīt un dalīties ar savu mūziku ar pasauli.
Secinājumi
Tātad jums ir viss, kas jums jāzina par digitālo audio īsumā. Digitālais audio ir skaņas attēlojums kā diskrētas skaitliskās vērtības, nevis kā nepārtraukti fiziski viļņi.
Digitālais audio ir mainījis veidu, kā mēs ierakstām, uzglabājam, manipulējam ar mūziku un klausāmies to. Tāpēc nebaidieties ienirt un izbaudiet šīs apbrīnojamās tehnoloģijas priekšrocības!
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.
