ako to robí? Ako sa zvuk dostane zo zdroja do reproduktora, aby ste ho počuli?
Zvukový signál je elektrická reprezentácia zvuku v audio frekvencie rozsah 20 až 20,000 XNUMX Hz. Môžu byť syntetizované priamo alebo môžu pochádzať z mikrofónu alebo prístrojového snímača. Tok signálu je cesta od zdroja k reproduktoru, kde sa audio signál premieňa na zvuk.
Pozrime sa, čo je to zvukový signál a AKO funguje. Budem tiež diskutovať o rôznych typoch toku signálu a o tom, ako nastaviť tok signálu pre domáci audio systém.
Pochopenie spracovania zvukového signálu
Čo je spracovanie zvukového signálu?
Premýšľali ste niekedy nad tým, ako sa spájajú vaše obľúbené piesne? No a to všetko vďaka spracovaniu audio signálu! Spracovanie zvukového signálu je proces prevodu zvuku do digitálnych formátov, manipulácie so zvukovými frekvenciami a pridávania efektov na vytvorenie dokonalej skladby. Používa sa v nahrávacích štúdiách, na PC a notebookoch a dokonca aj na špecializovaných nahrávacích zariadeniach.
Začíname so spracovaním zvukového signálu
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o spracovaní audio signálu, Úvod do spracovania audio signálu od Warrena Koontza je ideálnym miestom, kde začať. Zahŕňa základy zvuku a analógových zvukových signálov, vzorkovanie a kvantovanie Digitálny zvuk signály, spracovanie časovej a frekvenčnej domény a dokonca aj špecifické aplikácie, ako je návrh ekvalizéra, generovanie efektov a kompresia súborov.
Naučte sa spracovávať audio signál s MATLABom
Najlepšie na tejto knihe je, že obsahuje príklady a cvičenia, ktoré využívajú skripty a funkcie MATLABu. To znamená, že môžete spracovať zvuk v reálnom čase na svojom vlastnom počítači a lepšie pochopiť, ako funguje spracovanie zvukového signálu.
O autorovi
Warren Koontz je emeritný profesor na Rochester Institute of Technology. Má titul BS z University of Maryland, MS z Massachusetts Institute of Technology a Ph.D. z Purdue University, všetko v elektrotechnike. Strávil viac ako 30 rokov v Bell Laboratories vývojom digitálnych prenosových systémov a po odchode do dôchodku sa pripojil k fakulte RIT, aby pomohol vytvoriť možnosť technológie audio inžinierstva. Koontz pokračoval vo svojom výskume v oblasti audiotechniky a publikoval a prezentoval výsledky svojho výskumu.
Veda za striedavými prúdmi
Čo je to AC?
Striedavé prúdy (AC) sú ako divoké dieťa elektriny – nezostávajú na jednom mieste a neustále sa menia. Na rozdiel od jednosmerného prúdu (DC), ktorý tečie len jedným smerom, striedavý prúd neustále prepína medzi kladným a záporným. To je dôvod, prečo sa používa v audio signáloch – dokáže s presnosťou vytvoriť zložité zvuky.
Ako to funguje?
Zvukové signály AC sú modulované tak, aby zodpovedali výške reprodukovaného zvuku, rovnako ako sa zvukové vlny striedajú medzi vysokým a nízkym tlakom. To sa deje zmenou dvoch hodnôt – frekvencie a amplitúdy.
- Frekvencia: Ako často sa signál mení z pozitívneho na negatívny.
- Amplitúda: Úroveň alebo hlasitosť signálu, meraná v decibeloch.
Prečo je AC taká skvelá?
AC je ako superhrdina elektriny – dokáže veci, ktoré iné formy elektriny nedokážu. Dokáže prijať zložité zvuky a premeniť ich na elektrické signály a potom ich opäť zmeniť na zvuk. Je to ako mágia, ale s vedou!
Čo je tok signálu?
Základy
Tok signálu je ako hra s telefónom, ale so zvukom. Je to cesta zvuku od jeho zdroja k vašim ušiam. Môže to byť krátky výlet, ako keď počúvate svoje obľúbené melódie na domácom stereu. Alebo to môže byť dlhá, kľukatá cesta, ako keď ste v nahrávacom štúdiu so všetkými zvončekmi a píšťalkami.
Nitty Gritty
Pokiaľ ide o tok signálu, na ceste je veľa zastávok. Zvuk môže prechádzať cez mixážny pult, externé audio zariadenie a dokonca aj cez rôzne miestnosti. Je to ako veľký starý audio štafetový závod!
Výhody
Krása toku signálu je v tom, že môže pomôcť zlepšiť váš zvuk. Môže vám to pomôcť kontrolovať objem, pridajte efekty a dokonca sa uistite, že zvuk ide na správne miesto. Ak teda chcete zo svojho zvuku vyťažiť maximum, potom budete chcieť poznať tok signálu.
Pochopenie zvukových signálov
Čo sú zvukové signály?
Zvukové signály sú ako jazyk vašich reproduktorov. Sú to tie, ktoré hovoria vašim reproduktorom, čo majú povedať a ako nahlas to povedať. Sú to tie, vďaka ktorým bude vaša hudba znieť úžasne, vaše filmy budú znieť intenzívne a vaše podcasty znejú ako profesionálna nahrávka.
Aké parametre charakterizujú zvukové signály?
Zvukové signály možno charakterizovať niekoľkými rôznymi parametrami:
- Šírka pásma: Toto je rozsah frekvencií, ktoré môže signál prenášať.
- Nominálna úroveň: Toto je priemerná úroveň signálu.
- Úroveň výkonu v decibeloch (dB): Toto je miera sily signálu vo vzťahu k referenčnej úrovni.
- Úroveň napätia: Toto je miera sily signálu vo vzťahu k impedancii signálovej cesty.
Aké sú rôzne úrovne zvukových signálov?
Zvukové signály prichádzajú v rôznych úrovniach v závislosti od aplikácie. Tu je rýchly prehľad najbežnejších úrovní:
- Line Level: Toto je štandardná úroveň pre profesionálne mixážne pulty.
- Spotrebiteľská úroveň: Toto je nižšia úroveň ako úroveň linky a používa sa pre spotrebiteľské audio zariadenia.
- Úroveň mikrofónu: Toto je najnižšia úroveň a používa sa pre mikrofóny.
Čo to všetko znamená?
Stručne povedané, zvukové signály sú ako jazyk vašich reproduktorov. Hovoria vašim reproduktorom, čo majú povedať, ako nahlas to povedať a ako dosiahnuť, aby vaša hudba, filmy a podcasty zneli úžasne. Ak teda chcete, aby váš zvuk znel čo najlepšie, musíte pochopiť rôzne parametre a úrovne zvukových signálov.
Čo je digitálny zvuk?
Čo je to?
Digitálny zvuk je digitálna forma zvukového signálu. Používa sa vo všetkých druhoch zvukových doplnkov a softvéru digitálnych zvukových pracovných staníc (DAW). V podstate sú to informácie, ktoré prechádzajú cez DAW zo zvukovej stopy do zásuvného modulu a výstup na hardvérový výstup.
Ako sa prepravuje?
Digitálny zvuk je možné posielať cez rôzne káble, vrátane:
- Optické vlákno
- koaxiálny
- Krútený pár
Okrem toho sa na prenos digitálneho signálu pre prenosové médium používa kód linky a komunikačný protokol. Niektoré z najpopulárnejších digitálnych audio prenosov zahŕňajú:
- TRADÍCIA
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- Zvuk cez Ethernet
- Zvuk cez IP
Takže čo to všetko znamená?
Laicky povedané, digitálny zvuk je spôsob odosielania zvukových signálov cez káble a vzduchom. Používa sa vo všetkých druhoch zvukových doplnkov a softvéru digitálnych zvukových pracovných staníc (DAW). Takže, ak ste hudobník, výrobca, alebo zvukový inžinier, je pravdepodobné, že ste niekedy vo svojej kariére používali digitálny zvuk.
Manipulácia so zvukovými signálmi
Čo je to spracovanie signálu?
Spracovanie signálu je spôsob, ako prijať zvukový signál, napríklad zvuk, a nejakým spôsobom ho zmeniť. Je to ako keď vezmete zvuk, zapojíte ho do počítača a potom použijete množstvo gombíkov a koliesok, aby to znelo inak.
Čo môžete robiť so spracovaním signálu?
Spracovanie signálu sa dá použiť na rôzne skvelé veci so zvukom. Tu sú niektoré z možností:
- Vysoké alebo nízke frekvencie je možné odfiltrovať.
- Niektoré frekvencie je možné zvýrazniť alebo minimalizovať pomocou ekvalizéra.
- Harmonické podtóny môžu byť pridané so skreslením.
- Amplitúdu je možné ovládať pomocou kompresora.
- Je možné pridať hudobné efekty ako reverb, chorus a delay.
- Celková úroveň signálu sa dá upraviť pomocou stlmovača alebo zosilňovača.
- Viaceré signály je možné kombinovať so zmiešavačom.
Čo to všetko znamená?
Stručne povedané, spracovanie signálu je spôsob, ako vziať zvuk a urobiť ho úplne odlišným. Môžete ho zosilniť alebo zjemniť, pridať efekty alebo dokonca spojiť viacero zvukov do jedného. Je to ako mať zvukové ihrisko na hranie!
Čo je to transdukcia?
Základy
Transdukcia je proces premeny zvuku na elektrické signály. Inými slovami, je to proces premeny zvukových vĺn na 0s a 1s. Je to ako magický most medzi fyzickým a digitálnym svetom.
Hráči
V transdukčnej hre sú dvaja hlavní hráči:
- Mikrofóny: Tieto prevodníky zachytávajú zvukové vlny a menia ich na elektrické signály.
- Reproduktory: Tieto prevodníky prijímajú elektrické signály a menia ich na zvukové vlny.
Typy
Pokiaľ ide o transdukciu, existujú dva hlavné typy zvukových signálov: analógové a digitálne. Analógová je pôvodná zvuková vlna, zatiaľ čo digitálna je verzia 0s a 1s.
Proces
Proces transdukcie je pomerne jednoduchý. Najprv sa kapsula mikrofónu stretne so zvukovou vlnou. Táto kapsula potom premieňa mechanickú energiu vibrácií na elektrický prúd. Tento prúd sa potom zosilní a prevedie na digitálny signál. Nakoniec tento digitálny signál reproduktor prevedie späť na zvukovú vlnu.
Funky Science
Naše uši tiež premieňajú zvuk na elektrické signály, ale sú to zvukové signály, nie zvukové signály. Zvukové signály sú určené na počúvanie, zatiaľ čo zvukové signály sú pre technológiu.
Takže tu to máte – rýchly a jednoduchý sprievodca prevodom. Teraz môžete zapôsobiť na svojich priateľov svojimi znalosťami o magickom procese premeny zvukových vĺn na 0 a 1!
Pochopenie decibelovej stupnice
Čo je to decibel?
Keď sa pozriete na merač signálu, pozeráte sa na informácie o decibeloch. Decibely merajú hlasitosť alebo amplitúdu zvuku. Je to logaritmická stupnica, nie lineárna, čo znamená, že dokáže merať obrovský rozsah hladín akustického výkonu. Ľudské ucho je úžasné zariadenie, ktoré dokáže rozpoznať zvuk špendlíka padajúceho v blízkosti, ako aj hukot prúdového motora v diaľke.
Jednotky merania hluku
Keď meriate hladiny hluku zvukomerom, meriate intenzitu hluku v jednotkách decibelov (dB). Zvukomer používa displej s rozsahom decibelov a rozlíšením na priblíženie sa dynamickému rozsahu ucha. Bolo by ťažké vyrobiť zvukomer, ktorý by mal lineárny výkon, preto sa používa logaritmická stupnica s použitím 10 ako základu.
Decibelové úrovne bežných zvukov
Tu je zoznam decibelových úrovní bežných zvukov:
- Takmer úplné ticho — 0 dB
- Šepot - 15 dB
- Knižnica - 45 dB
- Normálna konverzácia - 60 dB
- Splachovanie WC — 75–85 dB
- Hlučná reštaurácia — 90 dB
- Špičkový hluk na nemocničnom oddelení — 100 dB
- Detský plač — 110 dB
- Prúdový motor — 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Praskanie balóna — 157 dB
Druhy decibelov
Pokiaľ ide o zvuk, existuje niekoľko typov decibelov:
- SPL (Sound Pressure Levels): meria skutočné (nesignálne) zvuky, merané pomocou špecializovaného merača SPL.
- dBFS (Decibels Full Scale): ako sa merajú úrovne digitálneho signálu vo svete 0s a 1s, kde maximálna sila signálu = 0 na merači.
- dBV (Decibels Volt): používa sa hlavne v analógových zariadeniach alebo digitálnom softvéri, ktorý emuluje analógové zariadenie. VU metre registrujú priemerné úrovne zvuku, na rozdiel od špičkových metrov, ktoré zobrazujú iba najhlasnejšie momentálne špičkové signály. V prvých dňoch analógového zvuku nebola magnetická páska schopná zaznamenať toľko zvukového signálu v porovnaní s magnetickou páskou vyrobenou o desaťročia neskôr, takže bolo prijateľné nahrávať viac ako 0 v závislosti od použitej pásky, až do +3 alebo +6 alebo ešte vyššie.
Pochopenie zvukových formátov
Čo je to zvukový formát?
Keď nahrávate zvuk, musíte sa rozhodnúť, ako sa bude ukladať. To znamená výber správneho zvukového formátu, bitovej hĺbky a vzorkovacej frekvencie. Je to ako výber správnych nastavení fotoaparátu pre fotografiu. Môžete si vybrať kvalitu JPEG (nízka, stredná, vysoká) alebo zaznamenať maximálne množstvo detailov do súboru RAW.
Zvukové formáty sú ako obrazové formáty – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – ale pre zvuk. Zvukový formát definuje, koľko údajov sa použije na reprezentáciu zvuku, či je komprimovaný alebo nie, a aký typ údajov sa použije.
Nekomprimovaný zvuk
Pokiaľ ide o produkciu zvuku, zvyčajne budete chcieť zostať pri nekomprimovanom zvuku. Týmto spôsobom môžete ovládať spôsob distribúcie zvuku. Aj keď používate platformu ako Vimeo, YouTube alebo Spotify, najprv budete chcieť zvládnuť zvuk v nekomprimovanom formáte.
Komprimovaný zvuk
Ak pracujete s hudbou, možno budete musieť skomprimovať zvukový súbor, ak je pre distribučnú platformu príliš veľký. Napríklad Distrokid prijíma iba súbory do 1 GB. Ak je teda vaša skladba naozaj dlhá, budete ju musieť skomprimovať.
Najbežnejšie formáty súborov na produkciu hudby sú WAV a FLAC. FLAC je bezstratový kompresný formát, ktorý je lepší ako mp3. Spotify odporúča používať formát AAC.
Export zvuku
Keď exportujete zvuk ako súčasť videa, zvyčajne budete mať na výber niekoľko predvolieb (napr. YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Zvuk bude komprimovaný spolu s videom na základe vašich nastavení exportu.
Ak máte prípad použitia, ktorý nezodpovedá predvoľbám, môžete vykonať ďalší prieskum online, aby ste zistili najlepšie nastavenia.
Porovnanie veľkosti súboru
Tu je porovnanie veľkostí súborov v rôznych zvukových formátoch:
- WAV: Veľký
- FLAC: Stredná
- MP3: Malý
Takže, tu to máte! Teraz viete všetko o zvukových formátoch.
Čo je bitová hĺbka?
Bitová hĺbka je technický termín, ktorý sa používa na opis dynamického rozlíšenia priebehu zvuku. Je to trochu ako počet desatinných miest použitých na vyjadrenie celého zvukového súboru a je to kľúčový faktor pri určovaní celkovej kvality a rozlíšenia zvuku.
Základy bitovej hĺbky
Bitová hĺbka je o rozsahu hodnôt používaných na vyjadrenie najhlasnejších a najtichších signálov, ktoré je možné zaznamenať na digitálnom médiu. Tu je rýchly prehľad základov:
- Hodnoty bitovej hĺbky predstavujú dynamické rozlíšenie priebehu zvuku.
- Bitová hĺbka tiež definuje celkový počet desatinných miest pre všetky 0 a 1 používané na reprezentáciu celého zvukového súboru.
- Najbežnejšie štandardy bitovej hĺbky sú 16-bitové a 24-bitové. Čím viac bitov sa použije, tým väčší bude zvukový súbor a tým vyššia bude kvalita alebo rozlíšenie.
- Zvuk CD je definovaný ako 16-bitové médium, zatiaľ čo disky DVD môžu prehrávať 16, 20 alebo 24-bitový zvuk.
Bitová hĺbka ako parameter kreatívy
Bitová hĺbka nie je len odborný pojem – možno ju použiť aj ako kreatívny parameter. Napríklad existuje celý žáner elektronickej hudby s názvom Chiptune, ktorý emuluje spôsob, akým znel zvuk pri prehrávaní na starších generáciách počítačov s 8-bitovými procesormi.
Ak teda chcete do svojho zvuku pridať trochu lo-fi príchute, bitová hĺbka je určite niečo, čo treba zvážiť. Nezabudnite, že čím viac bitov sa použije, tým väčší bude zvukový súbor a tým vyššia bude kvalita alebo rozlíšenie.
záver
Teraz už viete všetko o zvukovom signáli ako o REPREZENTÁCII zvuku ako signálu vo forme elektrických alebo mechanických vibrácií. Ide o to, ako počujeme hudbu a ako ju nahrávame. Ide o to, ako to zdieľame s ostatnými a ako si to užívame na našich zariadeniach.
Takže sa nebojte začať a užite si zábavu!
Som Joost Nusselder, zakladateľ spoločnosti Neaera a marketingový pracovník s obsahom, otec a rád skúšam nové vybavenie s gitarou v centre mojej vášne a spolu s mojím tímom tvorím od roku 2020 podrobné blogové články. pomôcť verným čitateľom s tipmi na nahrávanie a gitaru.
