Как оно это делает? Как звук попадает от источника к динамику, чтобы вы могли его слышать?
Звуковой сигнал представляет собой электрическое представление звука в частота звука диапазон от 20 до 20,000 XNUMX Гц. Они могут быть синтезированы напрямую или исходить от микрофона или звукоснимателя инструмента. Поток сигнала — это путь от источника к динамику, где аудиосигнал преобразуется в звук.
Давайте посмотрим, что такое звуковой сигнал и КАК он работает. Я также расскажу о различных типах прохождения сигнала и о том, как настроить поток сигнала для домашней аудиосистемы.
Понимание обработки аудиосигнала
Что такое обработка аудиосигнала?
Вы когда-нибудь задумывались, как ваши любимые песни объединяются? Ну, это все благодаря обработке аудиосигнала! Обработка аудиосигнала — это процесс преобразования звука в цифровой формат, манипулирования звуковыми частотами и добавления эффектов для создания идеальной песни. Он используется в студиях звукозаписи, на ПК и ноутбуках и даже на специализированном записывающем оборудовании.
Начало работы с обработкой аудиосигнала
Если вы хотите узнать больше об обработке аудиосигналов, книга Уоррена Кунца «Введение в обработку аудиосигналов» — идеальное место для начала. Он охватывает основы звуковых и аналоговых аудиосигналов, сэмплирования и квантования для Цифровое аудио сигналы, обработка во временной и частотной областях и даже специальные приложения, такие как разработка эквалайзера, создание эффектов и сжатие файлов.
Изучите обработку аудиосигналов с помощью MATLAB
Самое приятное в этой книге то, что в ней есть примеры и упражнения, в которых используются скрипты и функции MATLAB. Это означает, что вы можете обрабатывать звук в режиме реального времени на своем ПК и лучше понимать, как работает обработка аудиосигнала.
Об авторе
Уоррен Кунц — почетный профессор Рочестерского технологического института. Он имеет степень бакалавра наук Мэрилендского университета, степень магистра Массачусетского технологического института и степень доктора философии. из Университета Пердью, все в области электротехники. Он провел более 30 лет в Bell Laboratories, разрабатывая цифровые системы передачи, а после выхода на пенсию он присоединился к факультету RIT, чтобы помочь создать вариант технологии аудиотехники. Кунц продолжил свои исследования в области аудиотехники, опубликовал и представил результаты своих исследований.
Наука о переменных токах
Что такое AC?
Переменные токи (AC) подобны дикому электричеству — они не остаются на одном месте и постоянно меняются. В отличие от постоянного тока (DC), который течет только в одном направлении, переменный ток постоянно переключается между положительным и отрицательным. Вот почему он используется в звуковых сигналах — он может точно воспроизводить сложные звуки.
Как это работает?
Аудиосигналы переменного тока модулируются, чтобы соответствовать высоте воспроизводимого звука, точно так же, как звуковые волны чередуются между высоким и низким давлением. Это делается путем изменения двух значений – частоты и амплитуды.
- Частота: как часто сигнал меняется с положительного на отрицательный.
- Амплитуда: уровень или громкость сигнала, измеряемая в децибелах.
Почему AC такой классный?
Переменный ток подобен супергерою электричества — он может делать то, что не могут другие формы электричества. Он может принимать сложные звуки и превращать их в электрические сигналы, а затем снова превращать их в звук. Это как магия, но с наукой!
Что такое сигнальный поток?
Основы
Поток сигнала подобен игре в телефон, но со звуком. Это путешествие звука от источника к вашим ушам. Это может быть короткая поездка, например, когда вы слушаете любимые мелодии на домашней стереосистеме. Или это может быть долгое извилистое путешествие, например, когда вы находитесь в студии звукозаписи со всеми прибамбасами.
Nitty Gritty
Когда дело доходит до потока сигналов, на пути есть много остановок. Звук может проходить через микшерный пульт, внешнее аудиооборудование и даже через разные комнаты. Это похоже на старую аудиоэстафету!
Преимущества
Прелесть потока сигнала в том, что он может помочь сделать ваш звук лучше. Это может помочь вам контролировать объем, добавлять эффекты и даже следить за тем, чтобы звук попадал в нужное место. Итак, если вы хотите получить максимальную отдачу от своего звука, вам нужно познакомиться с потоком сигнала.
Понимание звуковых сигналов
Что такое звуковые сигналы?
Звуковые сигналы подобны языку ваших динамиков. Именно они говорят вашим динамикам, что говорить и как громко это говорить. Это те, которые заставляют вашу музыку звучать потрясающе, ваши фильмы звучат насыщенно, а ваши подкасты звучат как профессиональная запись.
Какие параметры характеризуют звуковые сигналы?
Аудиосигналы можно охарактеризовать несколькими различными параметрами:
- Полоса пропускания: это диапазон частот, которые может передавать сигнал.
- Номинальный уровень: это средний уровень сигнала.
- Уровень мощности в децибелах (дБ): это мера мощности сигнала относительно опорного уровня.
- Уровень напряжения: это мера силы сигнала по отношению к импедансу пути прохождения сигнала.
Каковы различные уровни звуковых сигналов?
Аудиосигналы имеют разные уровни в зависимости от приложения. Вот краткое изложение наиболее распространенных уровней:
- Line Level: это стандартный уровень для профессиональных микшерных консолей.
- Потребительский уровень: это более низкий уровень, чем линейный уровень, и используется для потребительского аудиооборудования.
- Уровень микрофона: это самый низкий уровень, используемый для микрофонов.
Что все это значит?
Короче говоря, звуковые сигналы подобны языку ваших динамиков. Они говорят вашим динамикам, что говорить, как громко это говорить и как сделать так, чтобы ваша музыка, фильмы и подкасты звучали потрясающе. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваш звук звучал наилучшим образом, вам необходимо понимать различные параметры и уровни аудиосигналов.
Что такое цифровое аудио?
Что это такое?
Цифровой звук — это цифровая форма аудиосигнала. Он используется во всех видах аудио-плагинов и программного обеспечения для цифровых аудио-рабочих станций (DAW). По сути, это информация, которая проходит через DAW от звуковой дорожки к плагину и выходит на аппаратный выход.
Как это транспортируется?
Цифровой звук можно передавать по различным кабелям, в том числе:
- Оптоволокно
- коаксиальный
- Витая пара
Кроме того, линейный код и протокол связи применяются для передачи цифрового сигнала для среды передачи. Некоторые из самых популярных цифровых аудиотранспортов включают в себя:
- АДАТ
- ТДИФ
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- МАДИ
- Аудио через Ethernet
- Аудио через IP
Итак, что все это значит?
С точки зрения непрофессионала, цифровое аудио — это способ передачи аудиосигналов по кабелям и по воздуху. Он используется во всех видах аудио-плагинов и программного обеспечения для цифровых аудио-рабочих станций (DAW). Итак, если вы музыкант, производительили звукоинженером, скорее всего, вы использовали цифровое аудио в какой-то момент своей карьеры.
Управление аудиосигналами
Что такое обработка сигналов?
Обработка сигнала — это способ взять звуковой сигнал, такой как звук, и каким-либо образом изменить его. Это как взять звук, подключить его к компьютеру, а затем использовать кучу ручек и циферблатов, чтобы заставить его звучать по-другому.
Что вы можете сделать с обработкой сигналов?
Обработку сигнала можно использовать для создания всевозможных интересных вещей со звуком. Вот некоторые из возможностей:
- Высокие или низкие частоты могут быть отфильтрованы.
- Некоторые частоты можно усилить или свести к минимуму с помощью эквалайзера.
- Гармонические обертоны могут быть добавлены с искажением.
- Амплитудой можно управлять с помощью компрессора.
- Можно добавить музыкальные эффекты, такие как реверберация, хорус и задержка.
- Общий уровень сигнала можно регулировать фейдером или усилителем.
- Несколько сигналов можно комбинировать с помощью микшера.
Что все это значит?
В двух словах, обработка сигнала — это способ взять звук и сделать его совершенно другим. Вы можете сделать его громче или тише, добавить эффекты или даже объединить несколько звуков в один. Это похоже на звуковую площадку для игр!
Что такое Трансдукция?
Основы
Трансдукция — это процесс преобразования звука в электрические сигналы. Другими словами, это процесс превращения звуковых волн в 0 и 1. Это как волшебный мост между физическим и цифровым мирами.
Игроки
В игре трансдукции есть два основных игрока:
- Микрофоны: эти преобразователи улавливают звуковые волны и превращают их в электрические сигналы.
- Динамики: эти преобразователи принимают электрические сигналы и превращают их в звуковые волны.
Типы
Когда дело доходит до преобразования, есть два основных типа аудиосигналов: аналоговые и цифровые. Аналоговая — это исходная звуковая волна, а цифровая — версия с нулевыми и единичными значениями.
Процесс
Процесс трансдукции довольно прост. Сначала капсюль микрофона встречает звуковую волну. Затем эта капсула преобразует механическую энергию вибрации в электрический ток. Затем этот ток усиливается и преобразуется в цифровой сигнал. Наконец, этот цифровой сигнал преобразуется динамиком обратно в звуковую волну.
Веселая наука
Наши уши также преобразуют звук в электрические сигналы, но это слуховые, а не звуковые сигналы. Звуковые сигналы предназначены для слуха, а аудиосигналы — для технологий.
Итак, вот оно — быстрое и простое руководство по трансдукции. Теперь вы можете удивить своих друзей своими знаниями о волшебном процессе превращения звуковых волн в 0 и 1!
Понимание шкалы децибел
Что такое децибел?
Когда вы смотрите на измеритель сигнала, вы смотрите на информацию в децибелах. Децибелы измеряют громкость или амплитуду звука. Это логарифмическая шкала, а не линейная, что означает, что она может измерять огромный диапазон уровней звуковой мощности. Человеческое ухо — удивительное устройство, способное уловить звук падающей рядом булавки, а также рев реактивного двигателя на расстоянии.
Единицы измерения шума
Когда вы измеряете уровень шума с помощью шумомера, вы измеряете интенсивность шума в децибелах (дБ). Шумомер использует дисплей с диапазоном децибел и разрешением, приближающимся к динамическому диапазону уха. Было бы трудно изготовить шумомер с линейной характеристикой, поэтому используется логарифмическая шкала с 10 в качестве основы.
Уровни децибел общих звуков
Вот список распространенных звуков в децибелах:
- Почти полная тишина — 0 дБ
- Шепот — 15 дБ
- Библиотека — 45 дБ
- Обычный разговор — 60 дБ
- Смыв унитаза — 75–85 дБ.
- Шумный ресторан — 90 дБ
- Пиковый шум в больничной палате — 100 дБ
- Детский плач — 110 дБ
- Реактивный двигатель — 120 дБ
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 дБ
- Лопнуть воздушный шар — 157 дБ
Типы децибел
Когда дело доходит до звука, существует несколько типов децибел:
- SPL (уровни звукового давления): измеряет реальные (несигнальные) звуки, измеряемые с помощью специального измерителя SPL.
- dBFS (полная шкала в децибелах): как измеряются уровни цифрового сигнала в мире нулей и единиц, где максимальный уровень сигнала = 0 на измерителе.
- dBV (децибел-вольт): в основном используется в аналоговом оборудовании или цифровом программном обеспечении, которое эмулирует аналоговое оборудование. Измерители уровня громкости регистрируют средние уровни звука, в отличие от пиковых измерителей, которые показывают только самые громкие мгновенные пиковые сигналы. На заре аналогового звука магнитная лента не могла записывать столько аудиосигнала, сколько магнитная лента, выпущенная десятилетия спустя, поэтому стало приемлемым записывать более 0 в зависимости от используемой ленты, до +3 или +6. или даже выше.
Понимание аудиоформатов
Что такое аудиоформат?
Когда вы записываете аудио, вам нужно решить, как оно будет храниться. Это означает выбор правильного аудиоформата, разрядности и частоты дискретизации. Это похоже на выбор правильных настроек камеры для фотографии. Вы можете выбрать качество JPEG (низкое, среднее, высокое) или записать максимальное количество деталей в файл RAW.
Аудиоформаты похожи на форматы изображений — .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg — но для звука. Аудиоформат определяет, сколько данных используется для представления звука, независимо от того, сжато оно или нет, и какой тип данных используется.
Несжатое аудио
Когда дело доходит до производства аудио, вы обычно предпочитаете несжатый звук. Таким образом, вы можете контролировать, как распределяется звук. Даже если вы используете такую платформу, как Vimeo, YouTube или Spotify, вам нужно сначала обработать звук в несжатом формате.
Сжатый звук
Если вы работаете с музыкой, вам может потребоваться сжать аудиофайл, если он слишком велик для платформы распространения. Например, Distrokid принимает файлы только до 1 ГБ. Поэтому, если ваша песня очень длинная, вам придется ее сжать.
Наиболее распространенными форматами файлов для создания музыки являются WAV и FLAC. FLAC — это формат сжатия без потерь, который лучше, чем mp3. Spotify рекомендует использовать формат AAC.
Экспорт аудио
Когда вы экспортируете аудио как часть видео, у вас обычно есть несколько предустановок на выбор (например, YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Аудио будет сжато вместе с видео в соответствии с вашими настройками экспорта.
Если у вас есть вариант использования, который не соответствует пресетам, вы можете провести дополнительное исследование в Интернете, чтобы определить лучшие настройки.
Сравнение файлов
Вот сравнение размеров файлов в разных аудиоформатах:
- WAV: Большой
- FLAC: средний
- MP3: Маленький
Итак, вот оно! Теперь вы знаете все об аудиоформатах.
Что такое битовая глубина?
Битовая глубина — это технический термин, который используется для описания динамического разрешения звуковой волны. Это немного похоже на количество знаков после запятой, используемых для представления всего аудиофайла, и это ключевой фактор в определении общего качества и разрешения звука.
Основы битовой глубины
Битовая глубина — это диапазон значений, используемых для представления самых громких и самых тихих сигналов, которые могут быть записаны на цифровом носителе. Вот краткое изложение основ:
- Значения битовой глубины представляют собой динамическое разрешение звуковой волны.
- Битовая глубина также определяет общее количество знаков после запятой для всех нулей и единиц, используемых для представления всего аудиофайла.
- Наиболее распространенными стандартами битовой глубины являются 16-битный и 24-битный. Чем больше битов используется, тем больше размер звукового файла и тем выше его качество или разрешение.
- Звук CD определяется как 16-битный носитель, тогда как DVD могут воспроизводить 16-, 20- или 24-битный звук.
Битовая глубина как творческий параметр
Битовая глубина — это не просто технический термин, ее также можно использовать в качестве творческого параметра. Например, существует целый жанр электронной музыки под названием Chiptune, который имитирует звучание звука при воспроизведении на компьютерах предыдущих поколений с 8-битными процессорами.
Так что, если вы хотите добавить немного лоу-файного привкуса к вашему звуку, определенно стоит подумать о битовой глубине. Просто помните, что чем больше битов используется, тем больше размер звукового файла и тем выше его качество или разрешение.
Заключение
Теперь вы знаете все о звуковом сигнале как о ПРЕДСТАВЛЕНИИ звука как о сигнале в виде электрических или механических колебаний. Это то, как мы слышим музыку и как мы ее записываем. Это то, как мы делимся этим с другими и как нам нравится это на наших устройствах.
Так что не бойтесь начинать и получать удовольствие!
Меня зовут Йоост Нуссельдер, основатель Neaera и контент-маркетолог, папа, и я люблю пробовать новое оборудование с гитарой, что лежит в основе моей страсти, и вместе со своей командой я пишу подробные статьи в блоге с 2020 года. чтобы помочь преданным читателям советами по записи и игре на гитаре.
