Что такое цифровое аудио? Это вопрос, который многие из нас задавали себе в какой-то момент, и это не простой ответ.
Цифровой звук — это представление звука в цифровом формате. Это способ хранения, обработки и передачи аудиосигналов в цифровой форме, а не в аналоговой. Это огромный шаг вперед в области аудиотехнологий.
В этой статье я объясню, что такое цифровое аудио, чем оно отличается от аналогового и как оно изменило способы записи, хранения и прослушивания аудио.
Обзор
Что такое цифровое аудио?
Цифровое аудио относится к представлению звука в цифровом формате. Это означает, что звуковые волны преобразуются в серию чисел, которые можно хранить, обрабатывать и передавать с помощью цифровых технологий.
Как генерируется цифровое аудио?
Цифровой звук генерируется путем взятия дискретных образцов аналоговой звуковой волны через равные промежутки времени. Затем эти выборки представляются в виде ряда чисел, которые можно хранить и обрабатывать с помощью цифровых технологий.
Каковы преимущества цифрового звука?
Наличие современных технологий позволило значительно сократить расходы, связанные с записью и распространением музыки. Благодаря этому независимым исполнителям стало проще делиться своей музыкой со всем миром. Цифровые аудиозаписи можно распространять и продавать в виде файлов, что устраняет необходимость в физических копиях, таких как пластинки или кассеты. Потребитель получает популярные потоковые сервисы, такие как Apple Music или Spotify, которые предлагают временный доступ к представлениям миллионов песен.
Эволюция цифрового аудио: краткая история
От механических волн к цифровой подписи
- История цифрового звука восходит к 19 веку, когда механические устройства, такие как оловянные и восковые цилиндры, использовались для записи и воспроизведения звуков.
- На этих цилиндрах были тщательно выгравированы канавки, которые собирали и обрабатывали изменения давления воздуха в виде механических волн.
- Появление граммофонов, а затем и кассет позволило слушателям наслаждаться музыкой без необходимости посещать живые выступления.
- Однако качество этих записей было ограниченным, а звуки со временем часто искажались или терялись.
Эксперимент BBC и рождение цифрового звука
- В 1960-х годах BBC начала экспериментировать с новой системой передачи, которая связывала ее центр вещания с удаленными местами.
- Это потребовало разработки нового устройства, которое могло бы обрабатывать звуки более простым и эффективным способом.
- Решение было найдено в реализации цифрового звука, в котором использовались дискретные числа для представления изменений атмосферного давления с течением времени.
- Это позволило навсегда сохранить исходное состояние звука, которое ранее было недостижимо, особенно на низких уровнях.
- Цифровая аудиосистема BBC была основана на анализе формы волны, которая дискретизировалась со скоростью тысяча раз в секунду и присваивалась уникальный двоичный код.
- Эта запись звука позволила техническому специалисту воссоздать исходный звук, создав устройство, которое могло считывать и интерпретировать двоичный код.
Достижения и инновации в цифровом аудио
- Выпуск коммерчески доступных цифровых аудиомагнитофонов в 1980-х годах ознаменовал гигантский шаг вперед в области цифрового звука.
- Этот аналого-цифровой преобразователь сохранял звуки в цифровом формате, который можно было сохранять и обрабатывать на компьютерах.
- Формат ленты VHS позже продолжил эту тенденцию, и с тех пор цифровое аудио широко используется в производстве музыки, кино и на телевидении.
- Постоянный технологический прогресс и бесконечные инновации в области цифрового звука привели к созданию различных технологий обработки и сохранения звука.
- Сегодня цифровые аудиоподписи используются для сохранения и анализа звука способом, который когда-то был недоступен, что позволяет наслаждаться непревзойденным качеством звука, которого раньше было невозможно достичь.
Цифровые аудиотехнологии
Технологии записи и хранения
Цифровые аудиотехнологии произвели революцию в способах записи и хранения аудио. К числу наиболее популярных технологий относятся:
- Запись на жесткий диск: звук записывается и сохраняется на жестком диске, что позволяет легко редактировать и манипулировать аудиофайлами.
- Цифровая аудиокассета (DAT): формат цифровой записи, в котором для хранения аудиоданных используется магнитная лента.
- Диски CD, DVD и Blu-ray. Эти оптические диски могут хранить большие объемы цифровых аудиоданных и обычно используются для распространения музыки и видео.
- Минидиск: небольшой портативный формат диска, который был популярен в 1990-х и начале 2000-х годов.
- Super Audio CD (SACD): аудиоформат высокого разрешения, в котором используется специальный диск и проигрыватель для достижения лучшего качества звука, чем при использовании стандартных компакт-дисков.
Технологии воспроизведения
Цифровые аудиофайлы можно воспроизводить с использованием различных технологий, в том числе:
- Компьютеры: цифровые аудиофайлы можно воспроизводить на компьютерах с помощью программного обеспечения медиаплеера.
- Цифровые аудиоплееры. Портативные устройства, такие как iPod и смартфоны, могут воспроизводить цифровые аудиофайлы.
- Workstationdigital audio workstations: Профессиональное звуковое программное обеспечение, используемое для записи, редактирования и микширования цифрового звука.
- Стандартные проигрыватели компакт-дисков: Эти проигрыватели могут воспроизводить стандартные аудио компакт-диски, в которых используется цифровая аудиотехнология.
Радиовещание и радиотехнологии
Цифровые аудиотехнологии также оказали значительное влияние на радиовещание и радиовещание. К числу наиболее популярных технологий относятся:
- HD Radio: технология цифрового радио, обеспечивающая более высокое качество звука и дополнительные функции, такие как информация о песнях и исполнителях.
- Mondiale: Стандарт цифрового радиовещания, используемый в Европе и других частях мира.
- Цифровое радиовещание: многие радиостанции теперь вещают в цифровом формате, что обеспечивает лучшее качество звука и дополнительные функции, такие как информация о песнях и исполнителях.
Аудиоформаты и качество
Цифровые аудиофайлы могут храниться в различных форматах, включая:
- MP3: сжатый аудиоформат, который широко используется для распространения музыки.
- WAV: формат несжатого аудио, который обычно используется в профессиональных аудиоприложениях.
- FLAC: аудиоформат без потерь, обеспечивающий высокое качество звука без ущерба для размера файла.
Качество цифрового звука измеряется его разрешением и глубиной. Чем выше разрешение и глубина, тем лучше качество звука. Некоторые распространенные разрешения и глубины включают:
- 16 бит/44.1 кГц: аудио качества CD.
- 24 бит/96 кГц: звук высокого разрешения.
- 32 бит/192 кГц: звук студийного качества.
Приложения цифровых аудиотехнологий
Цифровые аудиотехнологии имеют широкий спектр применений, в том числе:
- Создание идеального концертного звука. Цифровые аудиотехнологии позволяют точно контролировать уровни и качество звука, что позволяет добиться идеального звучания в условиях живого концерта.
- Независимые исполнители. Цифровые аудиотехнологии позволили независимым исполнителям записывать и распространять свою музыку без необходимости использования звукозаписывающей компании.
- Радио и вещание. Цифровые аудиотехнологии позволили улучшить качество звука и добавить дополнительные функции в радио и вещание.
- Кино- и видеопроизводство. Цифровые аудиотехнологии обычно используются в кино- и видеопроизводстве для записи и редактирования звуковых дорожек.
- Личное использование. Цифровые аудиотехнологии упростили создание и совместное использование собственной музыки и аудиозаписей.
Цифровая выборка
Что такое отбор проб?
Сэмплирование — это процесс преобразования музыкальной или любой другой звуковой волны в цифровой формат. Этот процесс включает в себя регулярные снимки звуковой волны в определенный момент времени и преобразование их в цифровые данные. Длина этих снимков определяет качество результирующего цифрового звука.
Как работает выборка
Для сэмплирования используется специальное программное обеспечение, которое преобразует аналоговую звуковую волну в цифровой формат. Программное обеспечение делает снимки звуковой волны в определенный момент времени, и эти снимки затем преобразуются в цифровые данные. Полученный цифровой звук можно хранить на различных носителях, таких как диски, жесткие диски, или даже загружать из Интернета.
Частота дискретизации и качество
Качество дискретизированного звука зависит от частоты дискретизации, которая представляет собой количество снимков, сделанных в секунду. Чем выше частота дискретизации, тем лучше качество результирующего цифрового звука. Однако более высокая частота дискретизации также означает, что на носителе данных требуется больше места.
Сжатие и преобразование
Чтобы поместить большие аудиофайлы на портативный носитель или загрузить их из Интернета, часто используется сжатие. Сжатие включает в себя выбор определенных Частоты и гармоники для воссоздания сэмплированной звуковой волны, оставляя достаточно места для воссоздания фактического звука. Этот процесс несовершенен, и в процессе сжатия часть информации теряется.
Использование выборки
Сэмплирование используется по-разному, например, при создании музыки, звуковых эффектов и даже при производстве видео. Он также используется при создании цифрового звука для FM-радио, видеокамер и даже некоторых версий камер Canon. Выборка рекомендуется для повседневного использования, но для критического использования рекомендуется более высокая частота выборки.
Интерфейсы
Что такое аудиоинтерфейсы?
Аудиоинтерфейсы — это устройства, которые преобразуют аналоговые аудиосигналы от микрофонов и инструментов в цифровые сигналы, которые могут обрабатываться программным обеспечением на компьютере. Они также направляют цифровые аудиосигналы с компьютера на наушники, студийные мониторы и другие периферийные устройства. Доступно множество различных типов аудиоинтерфейсов, но наиболее распространенным и универсальным типом является USB (универсальная последовательная шина).
Зачем нужен аудиоинтерфейс?
Если вы используете аудиопрограмму на своем компьютере и хотите записывать или воспроизводить высококачественный звук, вам понадобится аудиоинтерфейс. Большинство компьютеров имеют встроенный аудиоинтерфейс, но зачастую он довольно прост и не обеспечивает наилучшего качества. Внешний аудиоинтерфейс даст вам лучшее качество звука, больше входов и выходов и больше контроля над звуком.
Каковы последние версии аудиоинтерфейсов?
Последние версии аудиоинтерфейсов доступны в магазинах, торгующих музыкальным оборудованием. В наши дни они довольно дешевы, и вы можете быстро избавиться от старых запасов. Очевидно, чем быстрее вы хотите делать покупки, тем быстрее вы сможете найти последние версии аудиоинтерфейсов.
Качество цифрового звука
Введение
Когда речь идет о цифровом звуке, качество является решающим фактором. Цифровое представление аудиосигналов достигается с помощью процесса, называемого дискретизацией, который включает в себя получение непрерывных аналоговых сигналов и преобразование их в числовые значения. Этот процесс произвел революцию в том, как мы захватываем, обрабатываем и воспроизводим звук, но он также ставит новые задачи и соображения в отношении качества звука.
Сэмплирование и частоты
Основной принцип цифрового звука заключается в захвате и представлении звука в виде ряда числовых значений, которыми можно манипулировать и обрабатывать с помощью программных приложений. Качество цифрового звука зависит от того, насколько точно эти значения представляют исходный звук. Это определяется частотой дискретизации, которая представляет собой количество раз в секунду, когда аналоговый сигнал измеряется и преобразуется в цифровой сигнал.
Современная музыка обычно использует частоту дискретизации 44.1 кГц, что означает, что аналоговый сигнал снимается 44,100 96 раз в секунду. Это та же частота дискретизации, которая используется для компакт-дисков, которые являются обычным средством распространения цифрового звука. Также доступны более высокие частоты дискретизации, такие как 192 кГц или XNUMX кГц, которые могут обеспечить лучшее качество, но они также требуют больше места для хранения и вычислительной мощности.
Кодирование цифрового сигнала
После дискретизации аналогового сигнала он кодируется в цифровой сигнал с использованием процесса, называемого импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). PCM представляет амплитуду аналогового сигнала в каждой точке выборки в виде числового значения, которое затем сохраняется в виде последовательности двоичных цифр (битов). Количество битов, используемых для представления каждого семпла, определяет разрядность, которая влияет на динамический диапазон и разрешение цифрового звука.
Например, в CD используется битовая глубина 16 бит, что может представлять 65,536 96 различных уровней амплитуды. Это обеспечивает динамический диапазон около 24 дБ, что достаточно для большинства условий прослушивания. Более высокая битовая глубина, например 32 или XNUMX бита, может обеспечить еще лучшее качество и динамический диапазон, но также требует больше места для хранения и вычислительной мощности.
Цифровая аудио манипуляция
Одним из преимуществ цифрового звука является возможность манипулировать и обрабатывать сигнал с помощью программных приложений. Это может включать редактирование, микширование, применение эффектов и моделирование различных сред. Однако эти процессы также могут повлиять на качество цифрового звука.
Например, применение определенных эффектов или изменений к аудиосигналу может привести к ухудшению качества или появлению артефактов. Важно понимать ограничения и возможности используемого программного обеспечения, а также конкретные требования аудиопроекта.
Независимое музыкальное производство с цифровым звуком
От массивных колод к доступному оборудованию
Прошли те времена, когда профессиональная запись музыки означала вложения в громоздкие деки и дорогое оборудование. С появлением цифрового звука независимые исполнители по всему миру теперь могут каждый день создавать музыку в своих домашних студиях. Доступность доступного оборудования коренным образом изменила музыкальную индустрию, оказав положительное влияние на музыкантов, которые теперь могут создавать свою собственную музыку, не разоряясь.
Понимание качества цифрового звука
Цифровой звук — это метод записи звуковых волн в виде цифровых данных. Разрешение и частота дискретизации цифрового звука влияют на качество звука. Вот краткая история того, как качество цифрового звука развивалось на протяжении многих лет:
- На заре цифрового аудио частоты дискретизации были низкими, что приводило к плохому качеству звука.
- По мере совершенствования технологий частота дискретизации увеличивалась, что приводило к лучшему качеству звука.
- Сегодня качество цифрового звука невероятно высокое, а частота дискретизации и битовая глубина точно улавливают звуковые волны.
Запись и обработка цифрового звука
Для записи цифрового звука музыканты используют автономные клавиатуры, виртуальные инструменты, программные синтезаторы и плагины эффектов. Процесс записи включает преобразование аналоговых сигналов в цифровые данные с помощью аналого-цифровых преобразователей. Затем цифровые данные сохраняются в виде файлов на компьютере. Размер файлов зависит от разрешения и частоты дискретизации записи.
Задержка и производство
Задержка — это задержка между вводом звука и его обработкой. В Музыкальное производство, задержка может быть проблемой при записи мультитреков или стэмов. Чтобы избежать задержки, музыканты полагаются на аудиоинтерфейсы и процессоры с малой задержкой. Сигналы цифровых данных обрабатываются схемой, которая генерирует волновое изображение звука. Затем это изображение волны преобразуется в звук устройством воспроизведения.
Искажения и динамический диапазон
Цифровой звук имеет широкий динамический диапазон, что означает, что он может точно улавливать весь диапазон звука. Однако цифровое аудио также может страдать от искажений, таких как отсечение и искажение квантования. Отсечение происходит, когда входной сигнал превышает запас цифровой системы, что приводит к искажению. Искажение квантования возникает, когда цифровая система округляет сигнал, чтобы уложить его в жесткие сегменты, фиксируя неточности в определенные моменты времени.
Социальные платформы распространения
С появлением социальных платформ распространения независимые музыканты теперь могут распространять свою музыку среди мировой аудитории без необходимости использования звукозаписывающей компании. Эти платформы позволяют музыкантам загружать свою музыку и делиться ею со своими подписчиками. Демократизация распространения музыки привела к настоящей технологической революции, предоставив музыкантам свободу создавать музыку и делиться ею со всем миром.
Заключение
Итак, вот и все, что вам нужно знать о цифровом звуке в двух словах. Цифровой звук — это представление звука в виде дискретных числовых значений, а не в виде непрерывных физических волн.
Цифровое аудио произвело революцию в том, как мы записываем, храним, обрабатываем и слушаем музыку. Так что не бойтесь погрузиться и насладиться преимуществами этой удивительной технологии!
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.
