Jak to zrobić? W jaki sposób dźwięk dociera ze źródła do głośnika, abyś mógł go usłyszeć?
Sygnał audio to elektryczna reprezentacja dźwięku w formacie częstotliwość dźwięku zakres od 20 do 20,000 XNUMX Hz. Mogą być syntetyzowane bezpośrednio lub pochodzić z przetwornika przetwornika mikrofonu lub instrumentu. Przepływ sygnału to droga od źródła do głośnika, gdzie sygnał audio jest przetwarzany na dźwięk.
Przyjrzyjmy się, czym jest sygnał audio i JAK działa. Omówię również różne rodzaje przepływu sygnału oraz sposób jego ustawienia w domowym systemie audio.
Zrozumienie przetwarzania sygnału audio
Co to jest przetwarzanie sygnału audio?
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak powstają Twoje ulubione piosenki? Cóż, to wszystko dzięki przetwarzaniu sygnału audio! Przetwarzanie sygnału audio to proces przekształcania dźwięku na formaty cyfrowe, manipulowania częstotliwościami dźwięku i dodawania efektów w celu stworzenia idealnego utworu. Jest używany w studiach nagraniowych, na komputerach osobistych i laptopach, a nawet na specjalistycznym sprzęcie nagrywającym.
Pierwsze kroki z przetwarzaniem sygnału audio
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o przetwarzaniu sygnału audio, Warren Koontz Wprowadzenie do przetwarzania sygnału audio jest idealnym miejscem do rozpoczęcia. Obejmuje podstawy dźwięku i analogowych sygnałów audio, próbkowanie i kwantyzację Dźwięk cyfrowy sygnały, przetwarzanie w dziedzinie czasu i częstotliwości, a nawet określone aplikacje, takie jak projektowanie korektora, generowanie efektów i kompresja plików.
Naucz się przetwarzania sygnału audio za pomocą MATLAB
Najlepszą częścią tej książki są przykłady i ćwiczenia wykorzystujące skrypty i funkcje MATLAB-a. Oznacza to, że możesz przetwarzać dźwięk w czasie rzeczywistym na własnym komputerze i lepiej zrozumieć, jak działa przetwarzanie sygnału audio.
O autorze
Warren Koontz jest emerytowanym profesorem w Rochester Institute of Technology. Ma licencjat z University of Maryland, tytuł magistra z Massachusetts Institute of Technology i doktorat. z Purdue University, wszyscy w elektrotechnice. Spędził ponad 30 lat w Bell Laboratories, opracowując cyfrowe systemy transmisji, a po przejściu na emeryturę dołączył do wydziału RIT, aby pomóc w stworzeniu opcji inżynierii dźwięku. Koontz kontynuował swoje badania w dziedzinie inżynierii dźwięku, publikując i prezentując wyniki swoich badań.
Nauka stojąca za prądami przemiennymi
Co to jest AC?
Prądy zmienne (AC) są jak dzikie dziecko elektryczności – nie stoją w jednym miejscu i ciągle się zmieniają. W przeciwieństwie do prądu stałego (DC), który płynie tylko w jednym kierunku, prąd przemienny stale przełącza się między dodatnim a ujemnym. Dlatego jest używany w sygnałach audio – potrafi wiernie odtwarzać złożone dźwięki.
Jak to działa?
Sygnały audio AC są modulowane w celu dopasowania do tonu odtwarzanego dźwięku, podobnie jak fale dźwiękowe na przemian z wysokiego i niskiego ciśnienia. Odbywa się to poprzez zmianę dwóch wartości – częstotliwości i amplitudy.
- Częstotliwość: Jak często zmienia się sygnał z dodatniego na ujemny.
- Amplituda: Poziom lub głośność sygnału mierzona w decybelach.
Dlaczego AC jest taki świetny?
Prąd przemienny jest jak superbohater elektryczności — potrafi robić rzeczy, których nie potrafią inne formy elektryczności. Może przyjmować złożone dźwięki i przekształcać je w sygnały elektryczne, a następnie ponownie zamieniać je w dźwięk. To jak magia, ale z nauką!
Co to jest przepływ sygnału?
Podstawy
Przepływ sygnału przypomina grę w telefon, ale z dźwiękiem. To podróż, jaką dźwięk odbywa od źródła do Twoich uszu. Może to być krótka wycieczka, na przykład podczas słuchania ulubionych utworów na domowym zestawie stereo. Albo może to być długa, kręta podróż, jak wtedy, gdy jesteś w studiu nagraniowym ze wszystkimi dzwonkami i gwizdkami.
The Nitty Gritty
Jeśli chodzi o przepływ sygnału, po drodze jest wiele przystanków. Dźwięk może przechodzić przez konsolę mikserską, zewnętrzny sprzęt audio, a nawet różne pomieszczenia. To jak wielka sztafeta audio!
Korzyści
Piękno przepływu sygnału polega na tym, że może pomóc poprawić dźwięk. Pomoże ci to kontrolować Tom, dodawać efekty, a nawet upewnić się, że dźwięk trafia we właściwe miejsce. Tak więc, jeśli chcesz wydobyć jak najwięcej ze swojego dźwięku, będziesz chciał poznać przepływ sygnału.
Zrozumienie sygnałów audio
Co to są sygnały audio?
Sygnały audio są jak język Twoich głośników. To one mówią Twoim głośnikom, co mają mówić i jak głośno to mówić. To one sprawiają, że Twoja muzyka brzmi niesamowicie, filmy brzmią intensywnie, a podcasty brzmią jak profesjonalne nagranie.
Jakie parametry charakteryzują sygnały audio?
Sygnały audio można scharakteryzować za pomocą kilku różnych parametrów:
- Szerokość pasma: Jest to zakres częstotliwości, które może przenosić sygnał.
- Poziom nominalny: Jest to średni poziom sygnału.
- Poziom mocy w decybelach (dB): Jest to miara siły sygnału w stosunku do poziomu odniesienia.
- Poziom napięcia: Jest to miara siły sygnału w stosunku do impedancji ścieżki sygnału.
Jakie są różne poziomy sygnałów audio?
Sygnały audio mają różne poziomy w zależności od aplikacji. Oto krótki przegląd najpopularniejszych poziomów:
- Line Level: Jest to standardowy poziom dla profesjonalnych konsol mikserskich.
- Poziom konsumencki: Jest to niższy poziom niż poziom liniowy i jest używany w konsumenckim sprzęcie audio.
- Poziom mikrofonu: Jest to najniższy poziom używany do mikrofonów.
Co to wszystko znaczy?
Krótko mówiąc, sygnały dźwiękowe są jak język Twoich głośników. Mówią Twoim głośnikom, co mają mówić, jak głośno to mówić i jak sprawić, by Twoja muzyka, filmy i podcasty brzmiały niesamowicie. Jeśli więc chcesz, aby Twój dźwięk brzmiał jak najlepiej, musisz zrozumieć różne parametry i poziomy sygnałów audio.
Co to jest dźwięk cyfrowy?
Co to jest?
Dźwięk cyfrowy to cyfrowa forma sygnału audio. Jest używany we wszelkiego rodzaju wtyczkach audio i oprogramowaniu cyfrowej stacji roboczej audio (DAW). Zasadniczo jest to informacja, która przechodzi przez DAW ze ścieżki audio do wtyczki i wyjścia sprzętowego.
Jak to jest transportowane?
Dźwięk cyfrowy można przesyłać różnymi kablami, w tym:
- Światłowód
- Współosiowy
- Zakręcona para
Ponadto kod linii i protokół komunikacyjny są stosowane do renderowania sygnału cyfrowego dla medium transmisyjnego. Niektóre z najpopularniejszych cyfrowych transportów audio to:
- TRADYCJA
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- Dźwięk przez Ethernet
- Audio over IP
Co to wszystko znaczy?
W kategoriach laika dźwięk cyfrowy to sposób przesyłania sygnałów audio przez kable i drogą powietrzną. Jest używany we wszelkiego rodzaju wtyczkach audio i oprogramowaniu cyfrowej stacji roboczej audio (DAW). Więc jeśli jesteś muzykiem, producentlub inżynier dźwięku, prawdopodobnie korzystałeś z cyfrowego dźwięku w pewnym momencie swojej kariery.
Manipulowanie sygnałami audio
Co to jest przetwarzanie sygnału?
Przetwarzanie sygnału to sposób pobierania sygnału audio, takiego jak dźwięk, i zmieniania go w jakiś sposób. To tak, jakby wziąć dźwięk, podłączyć go do komputera, a następnie użyć kilku pokręteł i pokręteł, aby brzmiał inaczej.
Co można zrobić z przetwarzaniem sygnału?
Przetwarzanie sygnału może być używane do robienia różnych fajnych rzeczy z dźwiękiem. Oto niektóre z możliwości:
- Wysokie lub niskie częstotliwości mogą być filtrowane.
- Niektóre częstotliwości można uwypuklić lub zminimalizować za pomocą korektora.
- Podteksty harmoniczne można dodawać za pomocą zniekształceń.
- Amplituda może być kontrolowana za pomocą kompresora.
- Można dodać efekty muzyczne, takie jak pogłos, refren i opóźnienie.
- Ogólny poziom sygnału można regulować za pomocą suwaka lub wzmacniacza.
- Mikserem można łączyć wiele sygnałów.
Co to wszystko znaczy?
Krótko mówiąc, przetwarzanie sygnału to sposób na uzyskanie dźwięku i nadanie mu zupełnie innego brzmienia. Możesz zwiększyć lub zmniejszyć głośność, dodać efekty, a nawet połączyć wiele dźwięków w jeden. To jak dźwiękowy plac zabaw!
Co to jest transdukcja?
Podstawy
Transdukcja to proces przekształcania dźwięku w sygnały elektryczne. Innymi słowy, jest to proces przekształcania fal dźwiękowych w zera i jedynki. To jak magiczny pomost między światem fizycznym i cyfrowym.
Gracze
W grze transdukcyjnej bierze udział dwóch głównych graczy:
- Mikrofony: Przetworniki te pobierają fale dźwiękowe i przekształcają je w sygnały elektryczne.
- Głośniki: Te przetworniki pobierają sygnały elektryczne i przekształcają je w fale dźwiękowe.
Typy
Jeśli chodzi o transdukcję, istnieją dwa główne rodzaje sygnałów audio: analogowe i cyfrowe. Analogowa to oryginalna fala dźwiękowa, podczas gdy cyfrowa to wersja 0s i 1s.
Proces
Proces transdukcji jest dość prosty. Najpierw kapsuła mikrofonu napotyka falę dźwiękową. Kapsuła ta następnie przekształca energię mechaniczną wibracji w prąd elektryczny. Prąd ten jest następnie wzmacniany i przetwarzany na sygnał cyfrowy. Na koniec ten sygnał cyfrowy jest ponownie przetwarzany przez głośnik na falę dźwiękową.
Zabawna nauka
Nasze uszy również przetwarzają dźwięk na sygnały elektryczne, ale są to sygnały dźwiękowe, a nie sygnały dźwiękowe. Sygnały dźwiękowe służą do słuchania, a sygnały dźwiękowe do technologii.
A więc gotowe — szybki i łatwy przewodnik po transdukcji. Teraz możesz zaimponować znajomym swoją wiedzą na temat magicznego procesu przekształcania fal dźwiękowych w zera i jedynki!
Zrozumienie skali decybeli
Co to jest decybel?
Kiedy patrzysz na miernik sygnału, patrzysz na informacje o decybelach. Decybele mierzą głośność lub amplitudę dźwięku. Jest to skala logarytmiczna, a nie liniowa, co oznacza, że może mierzyć ogromny zakres poziomów mocy akustycznej. Ludzkie ucho to niesamowite urządzenie, które może wykryć dźwięk spadającej w pobliżu szpilki, a także ryk silnika odrzutowego w oddali.
Jednostki pomiaru hałasu
Kiedy mierzysz poziom hałasu za pomocą miernika poziomu dźwięku, mierzysz intensywność hałasu w jednostkach decybeli (dB). Miernik dźwięku wykorzystuje wyświetlacz z zakresem decybeli i rozdzielczością zbliżoną do zakresu dynamicznego ucha. Trudno byłoby wyprodukować miernik poziomu dźwięku, który miałby liniową wydajność, dlatego stosuje się skalę logarytmiczną z 10 jako podstawą.
Poziomy decybeli typowych dźwięków
Oto lista poziomów decybeli typowych dźwięków:
- Prawie całkowita cisza — 0 dB
- Szept — 15 dB
- Biblioteka — 45 dB
- Normalna rozmowa — 60 dB
- Spłukiwanie toalet — 75–85 dB
- Głośna restauracja — 90 dB
- Hałas szczytowy na oddziale szpitalnym — 100 dB
- Płacz dziecka — 110 dB
- Silnik odrzutowy — 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Pękanie balonu — 157 dB
Rodzaje decybeli
Jeśli chodzi o dźwięk, istnieje kilka rodzajów decybeli:
- SPL (poziomy ciśnienia akustycznego): mierzy dźwięki w świecie rzeczywistym (niesygnałowe), mierzone za pomocą specjalistycznego miernika SPL.
- dBFS (pełna skala decybeli): jak mierzone są poziomy sygnału cyfrowego w świecie zer i jedynek, gdzie maksymalna siła sygnału = 0 na mierniku.
- dBV (Decibels Volt): używany głównie w sprzęcie analogowym lub oprogramowaniu cyfrowym, które emuluje sprzęt analogowy. Mierniki VU rejestrują średnie poziomy dźwięku, w przeciwieństwie do mierników szczytowych, które pokazują tylko najgłośniejsze chwilowe sygnały szczytowe. We wczesnych latach analogowego dźwięku taśma magnetyczna nie była w stanie nagrać tak dużej ilości sygnału audio w porównaniu z taśmą magnetyczną wyprodukowaną kilkadziesiąt lat później, więc akceptowalne stało się nagrywanie powyżej 0, w zależności od używanej taśmy, do +3 lub +6 lub nawet wyższy.
Zrozumienie formatów audio
Co to jest format audio?
Podczas nagrywania dźwięku musisz zdecydować, w jaki sposób będzie on przechowywany. Oznacza to wybór odpowiedniego formatu audio, głębi bitowej i częstotliwości próbkowania. To tak, jakby wybrać odpowiednie ustawienia aparatu do zdjęcia. Możesz wybrać jakość JPEG (niska, średnia, wysoka) lub zapisać maksymalną ilość szczegółów w pliku RAW.
Formaty audio są jak formaty obrazów – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – ale dla dźwięku. Format audio określa, ile danych jest używanych do reprezentowania dźwięku, czy jest skompresowany, czy nie, oraz jaki typ danych jest używany.
Nieskompresowany dźwięk
Jeśli chodzi o produkcję dźwięku, zwykle będziesz chciał trzymać się nieskompresowanego dźwięku. W ten sposób możesz kontrolować sposób dystrybucji dźwięku. Nawet jeśli korzystasz z platformy takiej jak Vimeo, YouTube lub Spotify, najpierw musisz zmasterować dźwięk w nieskompresowanym formacie.
Skompresowany dźwięk
Jeśli pracujesz z muzyką, może być konieczne skompresowanie pliku audio, jeśli jest on zbyt duży dla platformy dystrybucji. Na przykład Distrokid akceptuje tylko pliki do 1 GB. Więc jeśli twoja piosenka jest naprawdę długa, będziesz musiał ją skompresować.
Najpopularniejszymi formatami plików do tworzenia muzyki są WAV i FLAC. FLAC to bezstratny format kompresji, który jest lepszy niż mp3. Spotify zaleca używanie formatu AAC.
Eksportowanie dźwięku
Podczas eksportowania dźwięku jako części filmu zwykle masz do wyboru kilka ustawień wstępnych (np. YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Dźwięk zostanie skompresowany wraz z wideo na podstawie ustawień eksportu.
Jeśli masz przypadek użycia, który nie pasuje do ustawień wstępnych, możesz przeprowadzić dodatkowe badania online, aby znaleźć najlepsze ustawienia.
Porównanie rozmiarów plików
Oto porównanie rozmiarów plików w różnych formatach audio:
- WAV: Duży
- FLAC: średni
- MP3: Mały
Więc masz to! Teraz wiesz już wszystko o formatach audio.
Co to jest głębokość bitowa?
Głębia bitowa to termin techniczny używany do opisania dynamicznej rozdzielczości kształtu fali dźwięku. To trochę tak, jak liczba miejsc dziesiętnych używanych do reprezentacji całego pliku audio i jest kluczowym czynnikiem określającym ogólną jakość i rozdzielczość dźwięku.
Podstawy głębi bitowej
Głębia bitowa dotyczy zakresu wartości używanych do reprezentowania najgłośniejszych i najcichszych sygnałów, które można nagrać na nośniku cyfrowym. Oto krótkie omówienie podstaw:
- Wartości głębi bitowej reprezentują dynamiczną rozdzielczość kształtu fali dźwięku.
- Głębia bitowa określa również ogólną liczbę miejsc dziesiętnych dla wszystkich zer i jedynek używanych do reprezentowania całego pliku audio.
- Najpopularniejszymi standardami głębi bitowej są 16-bitowe i 24-bitowe. Im więcej użytych bitów, tym większy plik dźwiękowy i tym wyższa będzie jego jakość lub rozdzielczość.
- Płyta CD audio jest definiowana jako nośnik 16-bitowy, podczas gdy płyta DVD może odtwarzać dźwięk 16, 20 lub 24-bitowy.
Głębia bitowa jako parametr kreatywny
Głębia bitowa to nie tylko termin techniczny – może być również używana jako parametr kreatywny. Na przykład istnieje cały gatunek muzyki elektronicznej o nazwie Chiptune, który naśladuje dźwięk odtwarzany na komputerach wcześniejszych generacji z 8-bitowymi procesorami.
Więc jeśli chcesz dodać trochę smaku lo-fi do swojego dźwięku, głębia bitowa jest zdecydowanie czymś do rozważenia. Pamiętaj tylko, że im więcej użytych bitów, tym większy plik dźwiękowy i tym wyższa będzie jego jakość lub rozdzielczość.
Wnioski
Teraz wiesz już wszystko o sygnale audio jako REPREZENTACJI dźwięku jako sygnału w postaci drgań elektrycznych lub mechanicznych. Tak słuchamy muzyki i tak ją nagrywamy. W ten sposób dzielimy się nim z innymi i jak cieszymy się nim na naszych urządzeniach.
Więc nie bój się zacząć i baw się dobrze!
Jestem Joost Nusselder, założyciel Neaera i content marketer, tata i uwielbiam wypróbowywać nowy sprzęt z gitarą w sercu mojej pasji, a wraz z moim zespołem tworzę szczegółowe artykuły na blogu od 2020 roku aby pomóc lojalnym czytelnikom z poradami dotyczącymi nagrań i gitar.
