Čo je digitálny zvuk? Je to otázka, ktorú si mnohí z nás niekedy položili a nie je to jednoduchá odpoveď.
Digitálny zvuk je reprezentácia zvuku v digitálnom formáte. Je to spôsob ukladania, manipulácie a prenosu zvukových signálov v digitálnej forme na rozdiel od analógovej. Je to obrovský pokrok v audio technológii.
V tomto článku vysvetlím, čo je digitálny zvuk, ako sa líši od analógového zvuku a ako spôsobil revolúciu v spôsobe, akým nahrávame, ukladáme a počúvame zvuk.
Prehľad
Čo je digitálny zvuk?
Digitálny zvuk označuje reprezentáciu zvuku v digitálnom formáte. To znamená, že zvukové vlny sa konvertujú na sériu čísel, ktoré možno uložiť, manipulovať a prenášať pomocou digitálnych technológií.
Ako sa generuje digitálny zvuk?
Digitálny zvuk sa vytvára odoberaním diskrétnych vzoriek analógovej zvukovej vlny v pravidelných intervaloch. Tieto vzorky sú potom reprezentované ako séria čísel, ktoré môžu byť uložené a manipulované pomocou digitálnych technológií.
Aké sú výhody digitálneho zvuku?
Dostupnosť moderných technológií výrazne znížila náklady spojené s nahrávaním a distribúciou hudby. Nezávislým umelcom to uľahčilo zdieľanie ich hudby so svetom. Digitálne zvukové nahrávky je možné distribuovať a predávať ako súbory, čím sa eliminuje potreba fyzických kópií, ako sú platne alebo kazety. Spotrebiteľ dostáva obľúbené streamovacie služby ako Apple Music alebo Spotify, ktoré ponúkajú dočasný prístup k zastúpeniam miliónov skladieb.
Evolúcia digitálneho zvuku: Stručná história
Od mechanických vĺn k digitálnym podpisom
- História digitálneho zvuku siaha až do 19. storočia, keď sa na nahrávanie a prehrávanie zvukov používali mechanické zariadenia ako cínové a voskové valce.
- Na týchto valcoch boli starostlivo vyryté drážky, ktoré zachytávali a spracovávali zmeny tlaku vzduchu vo forme mechanických vĺn.
- Nástup gramofónov a neskôr magnetofónových kaziet umožnil poslucháčom vychutnať si hudbu bez toho, aby museli navštevovať živé vystúpenia.
- Kvalita týchto nahrávok však bola obmedzená a zvuky boli často skreslené alebo sa časom strácali.
Experiment BBC a zrod digitálneho zvuku
- V 1960. rokoch začala BBC experimentovať s novým prenosovým systémom, ktorý spájal jej vysielacie centrum so vzdialenými miestami.
- To si vyžiadalo vývoj nového zariadenia, ktoré dokáže spracovať zvuky jednoduchším a efektívnejším spôsobom.
- Riešenie sa našlo v implementácii digitálneho zvuku, ktorý využíval diskrétne čísla na vyjadrenie zmien tlaku vzduchu v priebehu času.
- To umožnilo trvalé zachovanie pôvodného stavu zvuku, ktorý bol predtým nedosiahnuteľný najmä pri nízkych úrovniach.
- Digitálny audio systém BBC bol založený na analýze tvaru vlny, ktorý bol vzorkovaný rýchlosťou tisíckrát za sekundu a bol mu priradený jedinečný binárny kód.
- Tento záznam zvuku umožnil technikovi znovu vytvoriť pôvodný zvuk vytvorením zariadenia, ktoré dokáže čítať a interpretovať binárny kód.
Pokroky a inovácie v oblasti digitálneho zvuku
- Uvedenie komerčne dostupného digitálneho audio rekordéra v 1980. rokoch minulého storočia znamenalo obrovský krok vpred v oblasti digitálneho zvuku.
- Tento analógovo-digitálny prevodník uložil zvuky v digitálnom formáte, ktorý možno uložiť a manipulovať s ním na počítačoch.
- Formát kazety VHS neskôr pokračoval v tomto trende a digitálny zvuk sa odvtedy široko používa v hudobnej produkcii, filme a televízii.
- Neustály technologický pokrok a nekonečné inovácie v oblasti digitálneho zvuku viedli k vytvoreniu odlišných vĺn techník spracovania a uchovávania zvuku.
- Digitálne zvukové podpisy sa dnes používajú na uchovávanie a analýzu zvukov spôsobom, ktorý bol kedysi nedostupný, čo umožňuje vychutnať si bezkonkurenčnú kvalitu zvuku, ktorú predtým nebolo možné dosiahnuť.
Digitálne audio technológie
Technológie nahrávania a ukladania
Digitálne audio technológie spôsobili revolúciu v spôsobe, akým nahrávame a ukladáme zvuk. Niektoré z najpopulárnejších technológií zahŕňajú:
- Nahrávanie na pevný disk: Zvuk sa zaznamenáva a ukladá na pevný disk, čo umožňuje jednoduchú úpravu a manipuláciu so zvukovými súbormi.
- Digitálna zvuková páska (DAT): Formát digitálneho záznamu, ktorý používa magnetickú pásku na ukladanie zvukových údajov.
- Disky CD, DVD a Blu-ray: Tieto optické disky dokážu uložiť veľké množstvo digitálnych zvukových údajov a bežne sa používajú na distribúciu hudby a videa.
- Minidisk: Formát malého prenosného disku, ktorý bol populárny v 1990. rokoch a začiatkom 2000. storočia.
- Super Audio CD (SACD): Zvukový formát s vysokým rozlíšením, ktorý využíva špeciálny disk a prehrávač na dosiahnutie lepšej kvality zvuku ako štandardné disky CD.
Technológie prehrávania
Digitálne zvukové súbory je možné prehrávať pomocou rôznych technológií vrátane:
- Počítače: Digitálne zvukové súbory je možné prehrávať na počítačoch pomocou softvéru na prehrávanie médií.
- Digitálne audio prehrávače: Prenosné zariadenia ako iPod a smartfóny dokážu prehrávať digitálne audio súbory.
- Pracovné stanice s digitálnym zvukom: Profesionálny zvukový softvér používaný na nahrávanie, úpravu a miešanie digitálneho zvuku.
- Štandardné prehrávače CD: Tieto prehrávače dokážu prehrávať štandardné zvukové disky CD, ktoré využívajú digitálnu zvukovú technológiu.
Vysielacie a rádiové technológie
Digitálne audio technológie mali významný vplyv aj na vysielanie a rozhlas. Niektoré z najpopulárnejších technológií zahŕňajú:
- HD rádio: Technológia digitálneho rádia, ktorá umožňuje vyššiu kvalitu zvuku a ďalšie funkcie, ako sú informácie o skladbe a interpretovi.
- Mondiale: Štandard digitálneho rozhlasového vysielania používaný v Európe a iných častiach sveta.
- Digitálne rozhlasové vysielanie: Mnoho rozhlasových staníc teraz vysiela v digitálnom formáte, čo umožňuje lepšiu kvalitu zvuku a ďalšie funkcie, ako sú informácie o skladbách a interpretoch.
Audio formáty a kvalita
Digitálne zvukové súbory možno ukladať v rôznych formátoch vrátane:
- MP3: Komprimovaný zvukový formát, ktorý sa široko používa na distribúciu hudby.
- WAV: Nekomprimovaný zvukový formát, ktorý sa bežne používa pre profesionálne zvukové aplikácie.
- FLAC: Bezstratový zvukový formát, ktorý poskytuje vysokokvalitný zvuk bez obetovania veľkosti súboru.
Kvalita digitálneho zvuku sa meria jeho rozlíšením a hĺbkou. Čím vyššie rozlíšenie a hĺbka, tým lepšia kvalita zvuku. Niektoré bežné rozlíšenia a hĺbky zahŕňajú:
- 16-bit/44.1 kHz: zvuk v CD kvalite.
- 24-bit/96 kHz: Zvuk s vysokým rozlíšením.
- 32-bit/192 kHz: Zvuk v štúdiovej kvalite.
Aplikácie digitálnych audio technológií
Digitálne audio technológie majú širokú škálu aplikácií, vrátane:
- Dokonalý koncertný zvuk: Digitálne audio technológie umožňujú presnú kontrolu nad úrovňou a kvalitou zvuku, vďaka čomu je možné dosiahnuť dokonalý zvuk v prostredí živých koncertov.
- Nezávislí umelci: Digitálne zvukové technológie umožnili nezávislým umelcom nahrávať a distribuovať ich hudbu bez potreby nahrávacej spoločnosti.
- Rádio a vysielanie: Digitálne zvukové technológie umožnili lepšiu kvalitu zvuku a ďalšie funkcie v rádiu a vysielaní.
- Filmová a video produkcia: Digitálne audio technológie sa bežne používajú vo filmovej a video produkcii na nahrávanie a úpravu zvukových stôp.
- Osobné použitie: Digitálne zvukové technológie uľahčili ľuďom vytváranie a zdieľanie vlastnej hudby a zvukových nahrávok.
Digitálne vzorkovanie
Čo je odber vzoriek?
Vzorkovanie je proces transformácie hudobnej alebo akejkoľvek inej zvukovej vlny do digitálneho formátu. Tento proces zahŕňa vytváranie pravidelných snímok zvukovej vlny v určitom časovom bode a ich konverziu na digitálne dáta. Dĺžka týchto snímok určuje kvalitu výsledného digitálneho zvuku.
Ako funguje odber vzoriek
Vzorkovanie zahŕňa špeciálny softvér, ktorý konvertuje analógové zvukové vlny do digitálneho formátu. Softvér vytvára snímky zvukovej vlny v určitom časovom bode a tieto snímky sa potom konvertujú na digitálne dáta. Výsledný digitálny zvuk možno uložiť na rôzne médiá, ako sú disky, pevné disky, alebo dokonca stiahnuť z internetu.
Vzorkovacia frekvencia a kvalita
Kvalita vzorkovaného zvuku závisí od vzorkovacej frekvencie, čo je počet snímok zhotovených za sekundu. Čím vyššia je vzorkovacia frekvencia, tým lepšia je kvalita výsledného digitálneho zvuku. Vyššia vzorkovacia frekvencia však zároveň znamená, že na pamäťovom médiu zaberá viac miesta.
Kompresia a konverzia
Na uloženie veľkých zvukových súborov na prenosné médium alebo ich stiahnutie z internetu sa často používa kompresia. Kompresia zahŕňa výber určitých frekvencia a harmonické na opätovné vytvorenie nasamplovanej zvukovej vlny, pričom ponecháva dostatok priestoru na kývanie pre skutočný zvuk. Tento proces nie je dokonalý a niektoré informácie sa v procese kompresie stratia.
Využitie odberu vzoriek
Vzorkovanie sa používa rôznymi spôsobmi, napríklad pri vytváraní hudby, zvukových efektov a dokonca aj pri video produkcii. Používa sa aj pri vytváraní digitálneho zvuku pre FM rádio, videokamery a dokonca aj niektoré verzie fotoaparátov Canon. Odber vzoriek sa odporúča na bežné použitie, ale na kritické použitie sa odporúča vyššia frekvencia odberu vzoriek.
rozhranie
Čo sú zvukové rozhrania?
Zvukové rozhrania sú zariadenia, ktoré konvertujú analógové zvukové signály z mikrofónov a nástrojov na digitálne signály, ktoré je možné spracovať softvérom v počítači. Smerujú tiež digitálne zvukové signály z počítača do slúchadiel, štúdiových monitorov a iných periférnych zariadení. Existuje veľa rôznych typov zvukových rozhraní, ale najbežnejším a univerzálnym typom je USB (Universal Serial Bus) rozhranie.
Prečo potrebujete zvukové rozhranie?
Ak na počítači používate zvukový softvér a chcete nahrávať alebo prehrávať zvuk vo vysokej kvalite, budete potrebovať zvukové rozhranie. Väčšina počítačov má vstavané zvukové rozhranie, ale tieto sú často veľmi jednoduché a neposkytujú najlepšiu kvalitu. Externé audio rozhranie vám poskytne lepšiu kvalitu zvuku, viac vstupov a výstupov a väčšiu kontrolu nad zvukom.
Aké sú najnovšie verzie zvukových rozhraní?
Najnovšie verzie audio rozhraní sú dostupné v obchodoch, ktoré predávajú hudobné vybavenie. V dnešnej dobe sú dosť lacné a môžete rýchlo vytlačiť staré zásoby. Je zrejmé, že čím rýchlejšie chcete nakupovať, tým najrýchlejšie nájdete najnovšie verzie zvukových rozhraní.
Digitálna kvalita zvuku
úvod
Pokiaľ ide o digitálny zvuk, kvalita je rozhodujúcim faktorom. Digitálna reprezentácia zvukových signálov sa dosahuje procesom nazývaným vzorkovanie, ktorý zahŕňa snímanie súvislých analógových signálov a ich konverziu na číselné hodnoty. Tento proces spôsobil revolúciu v spôsobe, akým zachytávame, manipulujeme a reprodukujeme zvuk, no prináša aj nové výzvy a úvahy o kvalite zvuku.
Odber vzoriek a frekvencie
Základným princípom digitálneho zvuku je zachytiť a reprezentovať zvuk ako sériu číselných hodnôt, s ktorými je možné manipulovať a spracovať ich pomocou softvérových aplikácií. Kvalita digitálneho zvuku závisí od toho, ako presne tieto hodnoty predstavujú pôvodný zvuk. Toto je určené vzorkovacou frekvenciou, čo je počet, koľkokrát za sekundu je analógový signál zmeraný a prevedený na digitálny signál.
Moderná hudba zvyčajne používa vzorkovaciu frekvenciu 44.1 kHz, čo znamená, že analógový signál sa odoberie 44,100 96-krát za sekundu. Ide o rovnakú vzorkovaciu frekvenciu, ktorá sa používa pre disky CD, ktoré sú bežným médiom na distribúciu digitálneho zvuku. Vyššie vzorkovacie frekvencie, ako napríklad 192 kHz alebo XNUMX kHz, sú tiež dostupné a môžu poskytnúť lepšiu kvalitu, ale vyžadujú si aj viac úložného priestoru a výpočtového výkonu.
Kódovanie digitálneho signálu
Akonáhle je analógový signál navzorkovaný, je zakódovaný do digitálneho signálu pomocou procesu nazývaného modulácia pulzného kódu (PCM). PCM predstavuje amplitúdu analógového signálu v každom bode vzorkovania ako číselnú hodnotu, ktorá sa potom uloží ako séria binárnych číslic (bitov). Počet bitov použitých na reprezentáciu každej vzorky určuje bitovú hĺbku, ktorá ovplyvňuje dynamický rozsah a rozlíšenie digitálneho zvuku.
Napríklad CD používa bitovú hĺbku 16 bitov, čo môže predstavovať 65,536 96 rôznych úrovní amplitúdy. To poskytuje dynamický rozsah približne 24 dB, čo je dostatočné pre väčšinu prostredí počúvania. Vyššie bitové hĺbky, ako napríklad 32 bitov alebo XNUMX bitov, môžu poskytnúť ešte lepšiu kvalitu a dynamický rozsah, vyžadujú si však aj viac úložného priestoru a výpočtového výkonu.
Digitálna audio manipulácia
Jednou z výhod digitálneho zvuku je schopnosť manipulovať a spracovávať signál pomocou softvérových aplikácií. To môže zahŕňať úpravy, miešanie, aplikáciu efektov a simuláciu rôznych prostredí. Tieto procesy však môžu ovplyvniť aj kvalitu digitálneho zvuku.
Napríklad použitie určitých efektov alebo zmien na zvukový signál môže znížiť kvalitu alebo spôsobiť artefakty. Je dôležité pochopiť obmedzenia a možnosti používaného softvéru, ako aj špecifické požiadavky na zvukový projekt.
Nezávislá hudobná produkcia s digitálnym zvukom
Od robustných palúb po cenovo dostupné vybavenie
Časy, keď profesionálne nahrávanie hudby znamenalo investíciu do robustných deckov a drahého vybavenia, sú preč. S príchodom digitálneho zvuku môžu nezávislí umelci z celého sveta robiť hudbu vo svojich domácich štúdiách každý deň. Dostupnosť cenovo dostupného vybavenia drasticky zmenila hudobný priemysel, čo má pozitívny vplyv na hudobníkov, ktorí teraz môžu produkovať svoju vlastnú hudbu bez toho, aby skrachovali.
Pochopenie kvality digitálneho zvuku
Digitálny zvuk je metóda zaznamenávania zvukových vĺn ako digitálnych údajov. Rozlíšenie a vzorkovacia frekvencia digitálneho zvuku ovplyvňujú kvalitu zvuku. Tu je stručná história toho, ako sa kvalita digitálneho zvuku v priebehu rokov vyvíjala:
- V prvých dňoch digitálneho zvuku boli vzorkovacie frekvencie nízke, čo malo za následok zlú kvalitu zvuku.
- Ako sa technológia zlepšovala, vzorkovacie frekvencie sa zvyšovali, čo viedlo k lepšej kvalite zvuku.
- Dnes je kvalita digitálneho zvuku neuveriteľne vysoká so vzorkovacími frekvenciami a bitovou hĺbkou, ktoré presne zachytávajú zvukové vlny.
Nahrávanie a spracovanie digitálneho zvuku
Na nahrávanie digitálneho zvuku hudobníci používajú samostatné klávesy, virtuálne nástroje, softvérové syntetizátory a FX pluginy. Proces nahrávania zahŕňa konverziu analógových signálov na digitálne dáta pomocou analógovo-digitálnych prevodníkov. Digitálne dáta sú potom uložené ako súbory v počítači. Veľkosť súborov závisí od rozlíšenia a vzorkovacej frekvencie nahrávky.
Latencia a produkcia
Latencia je oneskorenie medzi vstupom zvuku a jeho spracovaním. In Hudobnej produkcielatencia môže byť problémom pri nahrávaní multitrackov alebo stopiek. Aby sa hudobníci vyhli latencii, spoliehajú sa na zvukové rozhrania a procesory s nízkou latenciou. Digitálne dátové signály sú spracované cez obvod, ktorý generuje priebeh zvuku. Tento obraz tvaru vlny potom prehrávacie zariadenie zrekonštruuje na zvuk.
Skreslenia a dynamický rozsah
Digitálny zvuk má vysoký dynamický rozsah, čo znamená, že dokáže presne zachytiť celý rozsah zvuku. Digitálny zvuk však môže trpieť aj skreslením, ako je orezávanie a kvantizačné skreslenie. Orezanie nastane, keď vstupný signál prekročí svetlú výšku digitálneho systému, čo vedie k skresleniu. Kvantovacie skreslenie nastáva, keď digitálny systém zaokrúhľuje signál, aby sa zmestil do pevných segmentov, čím sa v určitých časových bodoch vytlačia nepresnosti.
Sociálne distribučné platformy
So vzostupom sociálnych distribučných platforiem môžu nezávislí hudobníci teraz distribuovať svoju hudbu globálnemu publiku bez potreby nahrávacej spoločnosti. Tieto platformy umožňujú hudobníkom nahrávať svoju hudbu a zdieľať ju so svojimi nasledovníkmi. Demokratizácia distribúcie hudby vytvorila skutočnú technologickú revolúciu, ktorá dáva hudobníkom slobodu vytvárať a zdieľať svoju hudbu so svetom.
záver
Takže tu to máte, všetko, čo potrebujete vedieť o digitálnom zvuku v skratke. Digitálny zvuk je reprezentácia zvuku ako diskrétnych číselných hodnôt, nie ako nepretržité fyzické vlny.
Digitálny zvuk spôsobil revolúciu v spôsobe, akým nahrávame, ukladáme, manipulujeme a počúvame hudbu. Takže sa nebojte ponoriť a užite si výhody tejto úžasnej technológie!
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.
