Як це робиться? Як звук переходить від джерела до динаміка, щоб ви могли його почути?
Звуковий сигнал — це електричне представлення звуку в частота звуку діапазон від 20 до 20,000 XNUMX Гц. Вони можуть бути синтезовані безпосередньо або виникнути в мікрофоні чи датчику інструменту. Потік сигналу – це шлях від джерела до гучномовця, де аудіосигнал перетворюється на звук.
Давайте розглянемо, що таке звуковий сигнал і ЯК він працює. Я також обговорю різні типи потоку сигналу та те, як налаштувати потік сигналу для домашньої аудіосистеми.
Розуміння обробки аудіосигналу
Що таке обробка аудіосигналу?
Ви коли-небудь замислювалися, як поєднуються ваші улюблені пісні? Ну, це все завдяки обробці звукового сигналу! Обробка аудіосигналу — це процес перетворення звуку в цифрові формати, маніпулювання звуковими частотами та додавання ефектів для створення ідеальної пісні. Він використовується в студіях звукозапису, на ПК і ноутбуках і навіть на спеціалізованому обладнанні для запису.
Початок роботи з обробкою аудіосигналу
Якщо вам цікаво дізнатися більше про обробку аудіосигналів, Вступ до обробки аудіосигналів Уоррена Кунца — ідеальне місце для початку. Він охоплює основи звуку та аналогових аудіосигналів, дискретизацію та квантування Цифровий аудіо сигнали, обробка часових і частотних областей і навіть спеціальні програми, такі як проектування еквалайзера, створення ефектів і стиснення файлів.
Вивчіть обробку аудіосигналів за допомогою MATLAB
Найкраща частина цієї книги полягає в тому, що вона містить приклади та вправи, які використовують сценарії та функції MATLAB. Це означає, що ви можете обробляти аудіо в режимі реального часу на своєму комп’ютері та краще розуміти, як працює обробка аудіосигналу.
Про автора
Уоррен Кунц — почесний професор Рочестерського технологічного інституту. Він має ступінь бакалавра в Університеті Меріленда, ступінь магістра в Массачусетському технологічному інституті та ступінь доктора філософії. з Університету Пердью, всі в галузі електротехніки. Він провів понад 30 років у Bell Laboratories, розробляючи цифрові системи передачі, а після виходу на пенсію приєднався до викладачів RIT, щоб допомогти створити опцію Audio Engineering Technology. Кунц продовжив свої дослідження в галузі аудіотехніки та опублікував і представив результати своїх досліджень.
Наука про змінні струми
Що таке змінний струм?
Змінні струми (AC) схожі на дикого дитя електрики – вони не залишаються на одному місці і постійно змінюються. На відміну від постійного струму (DC), який тече лише в одному напрямку, змінний струм постійно перемикається між позитивним і негативним. Ось чому він використовується в аудіосигналах – він може відтворювати складні звуки з точністю.
Як це працює?
Аудіосигнали змінного струму модулюються відповідно до висоти звуку, що відтворюється, подібно до того, як звукові хвилі змінюють високий і низький тиск. Це робиться шляхом зміни двох значень – частоти та амплітуди.
- Частота: як часто сигнал змінюється з позитивного на негативний.
- Амплітуда: рівень або гучність сигналу, виміряна в децибелах.
Чому змінний струм такий чудовий?
Змінний струм схожий на супергероя електрики – він може робити те, чого не можуть інші форми електрики. Він може приймати складні звуки та перетворювати їх на електричні сигнали, а потім знову перетворювати їх на звук. Це як магія, але з наукою!
Що таке потік сигналу?
Основи
Потік сигналу схожий на гру в телефон, але зі звуком. Це шлях, який проходить звук від джерела до ваших вух. Це може бути коротка подорож, наприклад, коли ви слухаєте улюблені мелодії на домашній стереосистемі. Або це може бути довга, звивиста подорож, наприклад, коли ви в студії звукозапису з усіма наворотами.
Крихкий піщаний
Що стосується потоку сигналів, на цьому шляху є багато зупинок. Звук може проходити через мікшерний пульт, зовнішнє аудіообладнання та навіть різні кімнати. Це як велика аудіоестафета!
Переваги
Краса потоку сигналу полягає в тому, що він може допомогти покращити ваш звук. Це може допомогти вам контролювати обсяг, додавати ефекти та навіть стежити, щоб звук йшов у потрібне місце. Отже, якщо ви прагнете отримати максимальну віддачу від свого аудіо, то вам варто пізнати потік сигналу.
Розуміння аудіосигналів
Що таке аудіосигнали?
Аудіосигнали схожі на мову ваших динаміків. Саме вони вказують вашим мовцям, що говорити та як голосно це говорити. Саме вони роблять вашу музику чудовою, ваші фільми звучать інтенсивно, а ваші подкасти звучать як професійний запис.
Які параметри характеризують звукові сигнали?
Аудіосигнали можна охарактеризувати кількома різними параметрами:
- Смуга пропускання: це діапазон частот, який може передавати сигнал.
- Номінальний рівень: це середній рівень сигналу.
- Рівень потужності в децибелах (дБ): це міра потужності сигналу відносно еталонного рівня.
- Рівень напруги: це міра сили сигналу відносно опору шляху сигналу.
Що таке різні рівні звукових сигналів?
Аудіосигнали мають різні рівні залежно від програми. Ось короткий перелік найпоширеніших рівнів:
- Лінійний рівень: це стандартний рівень для професійних мікшерних пультів.
- Споживацький рівень: це нижчий рівень, ніж лінійний, і використовується для побутового аудіообладнання.
- Рівень мікрофона: це найнижчий рівень, який використовується для мікрофонів.
Що це все означає?
У двох словах, аудіосигнали схожі на мову ваших динаміків. Вони говорять вашим динамікам, що говорити, як голосно це говорити та як зробити так, щоб ваша музика, фільми та подкасти звучали приголомшливо. Отже, якщо ви хочете, щоб ваш звук звучав якнайкраще, вам потрібно розуміти різні параметри та рівні звукових сигналів.
Що таке цифрове аудіо?
Що це таке?
Цифрове аудіо — це цифрова форма звукового сигналу. Він використовується у всіх видах аудіо плагінів і програмного забезпечення цифрових аудіоробочих станцій (DAW). По суті, це інформація, яка проходить через DAW від аудіодоріжки до плагіна та на апаратний вихід.
Як це транспортується?
Цифрове аудіо можна надсилати різними кабелями, зокрема:
- Оптичне волокно
- Коаксіальний
- Кручена пара
Крім того, лінійний код і протокол зв’язку застосовуються для відтворення цифрового сигналу для середовища передачі. Деякі з найпопулярніших цифрових аудіотранспортів включають:
- АДАТ
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- МАДІ
- Аудіо через Ethernet
- Аудіо через IP
Отже, що все це означає?
З точки зору неспеціаліста, цифрове аудіо – це спосіб надсилання аудіосигналів через кабелі та по повітрю. Він використовується у всіх видах аудіо плагінів і програмного забезпечення цифрових аудіоробочих станцій (DAW). Отже, якщо ти музикант, виробник, або аудіоінженера, швидше за все, ви користувалися цифровим аудіо на певному етапі своєї кар’єри.
Маніпулювання звуковими сигналами
Що таке обробка сигналів?
Обробка сигналу – це спосіб взяти аудіосигнал, наприклад звук, і змінити його певним чином. Це як взяти звук, підключити його до комп’ютера, а потім використати купу ручок і циферблатів, щоб він звучав інакше.
Що можна зробити за допомогою обробки сигналів?
Обробку сигналу можна використовувати для створення різноманітних крутих речей зі звуком. Ось деякі з можливостей:
- Високі або низькі частоти можна відфільтрувати.
- Певні частоти можна підкреслити або зменшити за допомогою еквалайзера.
- Гармонічні обертони можна додати за допомогою дисторшну.
- Амплітуду можна регулювати за допомогою компресора.
- Можна додати такі музичні ефекти, як реверберація, хорус і затримка.
- Загальний рівень сигналу можна регулювати за допомогою фейдера або підсилювача.
- За допомогою мікшера можна комбінувати декілька сигналів.
Що це все означає?
У двох словах, обробка сигналу — це спосіб взяти звук і зробити його зовсім іншим. Ви можете зробити його голоснішим або тихішим, додати ефекти або навіть об’єднати кілька звуків в один. Це як звуковий майданчик для гри!
Що таке трансдукція?
Основи
Трансдукція — це процес перетворення звуку в електричний сигнал. Іншими словами, це процес перетворення звукових хвиль на 0 і 1. Це ніби магічний міст між фізичним і цифровим світами.
Гравці
У грі трансдукції є два основні гравці:
- Мікрофони: ці перетворювачі сприймають звукові хвилі та перетворюють їх на електричні сигнали.
- Динаміки: ці перетворювачі приймають електричні сигнали та перетворюють їх на звукові хвилі.
Типи
Що стосується трансдукції, існує два основних типи аудіосигналів: аналоговий і цифровий. Аналоговий — це оригінальна звукова хвиля, тоді як цифровий — це версії 0s і 1s.
процес
Процес трансдукції досить простий. Спочатку на звукову хвилю стикається капсуль мікрофона. Потім ця капсула перетворює механічну енергію вібрації в електричний струм. Цей струм потім посилюється і перетворюється в цифровий сигнал. Зрештою, цей цифровий сигнал перетворюється назад у звукову хвилю за допомогою динаміка.
Весела наука
Наші вуха також перетворюють звук в електричні сигнали, але це звукові сигнали, а не звукові сигнали. Слухові сигнали призначені для слуху, а звукові сигнали – для техніки.
Ось і все – швидкий і простий посібник із трансдукції. Тепер ви можете вразити своїх друзів знаннями чарівного процесу перетворення звукових хвиль на 0 і 1!
Розуміння шкали децибел
Що таке децибел?
Коли ви дивитесь на вимірювач сигналу, ви дивитесь на інформацію про децибели. Децибели вимірюють гучність або амплітуду звуку. Це логарифмічна шкала, а не лінійна, що означає, що вона може вимірювати величезний діапазон рівнів звукової потужності. Людське вухо — дивовижний пристрій, здатний вловлювати звук шпильки, що падає поблизу, а також рев реактивного двигуна на відстані.
Одиниці вимірювання шуму
Коли ви вимірюєте рівень шуму за допомогою шумоміра, ви вимірюєте інтенсивність шуму в децибелах (дБ). Шумомір використовує дисплей із діапазоном децибел і роздільною здатністю для наближення динамічного діапазону вуха. Було б важко виготовити вимірювач рівня шуму з лінійними характеристиками, тому використовується логарифмічна шкала, використовуючи 10 як основу.
Рівні загальних звуків у децибелах
Ось список рівнів поширених звуків у децибелах:
- Майже повна тиша — 0 дБ
- Шепіт — 15 дБ
- Бібліотека — 45 дБ
- Нормальна розмова — 60 дБ
- Змив туалету — 75–85 дБ
- Шумний ресторан — 90 дБ
- Піковий рівень шуму в лікарняній палаті — 100 дБ
- Плач дитини — 110 дБ
- Реактивний двигун — 120 дБ
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 дБ
- Лопання повітряної кулі — 157 дБ
Види децибел
Що стосується звуку, існує кілька типів децибел:
- SPL (рівні звукового тиску): вимірює звуки реального світу (без сигналу), виміряні спеціальним вимірювачем SPL.
- dBFS (повна шкала децибелів): як вимірюються рівні цифрового сигналу в світі 0 і 1 с, де максимальна потужність сигналу = 0 на лічильнику.
- dBV (децибел вольт): в основному використовується в аналоговому обладнанні або цифровому програмному забезпеченні, яке емулює аналогове обладнання. Вимірювачі VU реєструють середні рівні звуку, на відміну від пікових вимірювачів, які показують лише найгучніші миттєві пікові сигнали. На початку аналогового аудіо магнітна стрічка не могла записати стільки аудіосигналу, як магнітна стрічка, вироблена десятиліттями пізніше, тому стало прийнятним записувати понад 0, залежно від використовуваної стрічки, до +3 або +6 або навіть вище.
Розуміння аудіоформатів
Що таке аудіоформат?
Коли ви записуєте аудіо, вам потрібно вирішити, як воно буде зберігатися. Це означає вибір правильного аудіоформату, бітової глибини та частоти дискретизації. Це як вибрати правильні налаштування камери для фото. Ви можете вибрати якість JPEG (низька, середня, висока) або записати максимальну кількість деталей у файл RAW.
Аудіоформати схожі на формати зображень – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – але для звуку. Аудіоформат визначає, скільки даних використовується для представлення аудіо, чи стиснено воно чи ні, і який тип даних використовується.
Нестиснене аудіо
Коли справа доходить до аудіопродукції, ви зазвичай бажаєте дотримуватися нестисненого аудіо. Таким чином ви можете контролювати, як розповсюджується звук. Навіть якщо ви використовуєте таку платформу, як Vimeo, YouTube або Spotify, ви захочете спочатку освоїти аудіо в нестисненому форматі.
Стиснутий аудіо
Якщо ви працюєте з музикою, вам може знадобитися стиснути аудіофайл, якщо він завеликий для платформи розповсюдження. Наприклад, Distrokid приймає лише файли розміром до 1 ГБ. Отже, якщо ваша пісня дуже довга, вам доведеться її стиснути.
Найпоширенішими форматами файлів для створення музики є WAV і FLAC. FLAC — це формат стиснення без втрат, який кращий за mp3. Spotify рекомендує використовувати формат AAC.
Експорт аудіо
Коли ви експортуєте аудіо як частину відео, у вас зазвичай є декілька попередніх налаштувань на вибір (наприклад, YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Аудіо буде стиснуто разом із відео відповідно до налаштувань експорту.
Якщо у вас є варіант використання, який не відповідає попереднім налаштуванням, ви можете провести додаткове дослідження в Інтернеті, щоб визначити найкращі налаштування.
Порівняння розмірів файлів
Ось порівняння розмірів файлів у різних аудіоформатах:
- WAV: великий
- FLAC: середній
- MP3: маленький
Отже, ось і все! Тепер ви знаєте все про аудіоформати.
Що таке бітова глибина?
Бітова глибина – це технічний термін, який використовується для опису динамічної роздільної здатності звукової хвилі. Це трохи схоже на кількість десяткових знаків, які використовуються для представлення всього аудіофайлу, і це ключовий фактор у визначенні загальної якості та роздільної здатності звуку.
Основи бітової глибини
Бітова глибина — це діапазон значень, які використовуються для представлення найгучніших і найтихіших сигналів, які можна записати на цифровому носії. Ось короткий виклад основ:
- Значення бітової глибини представляють динамічну роздільну здатність звукової хвилі.
- Розрядність також визначає загальну кількість десяткових знаків для всіх 0 і 1, які використовуються для представлення всього аудіофайлу.
- Найпоширенішими стандартами розрядності є 16 і 24 біти. Що більше використано бітів, то більший звуковий файл і вища його якість або роздільна здатність.
- CD-аудіо визначається як 16-бітний носій, тоді як DVD-диски можуть відтворювати 16-, 20- або 24-бітний аудіо.
Розрядність як творчий параметр
Глибина бітів — це не просто технічний термін, його також можна використовувати як творчий параметр. Наприклад, існує цілий жанр електронної музики під назвою Chiptune, який імітує те, як звук звучить на комп’ютерах попередніх поколінь із 8-розрядними процесорами.
Отже, якщо ви хочете додати своєму звуку трохи lo-fi, бітову глибину, безперечно, варто враховувати. Просто пам’ятайте, що чим більше бітів використовується, тим більшим буде звуковий файл і вищою буде його якість або роздільна здатність.
Висновок
Тепер ви знаєте все про звуковий сигнал як ВІДОБРАЖЕННЯ звуку як сигналу у вигляді електричних або механічних коливань. Це те, як ми чуємо музику та як ми її записуємо. Це те, як ми ділимося цим з іншими та як насолоджуємося цим на наших пристроях.
Тож не бійтеся розпочинати це та отримуйте задоволення!
Я Йост Нуссельдер, засновник Neaera і маркетолог із контенту, тато, я люблю випробовувати нове обладнання з гітарою в основі моєї пристрасті, і разом зі своєю командою я створюю детальні статті в блозі з 2020 року. щоб допомогти вірним читачам порадами щодо запису та гітари.
