Що таке цифрове аудіо? Це питання, яке багато хто з нас задавав собі в якийсь момент, і відповідь на нього не проста.
Цифрове аудіо – це представлення звуку в цифровому форматі. Це спосіб зберігання, обробки та передачі аудіосигналів у цифровій формі на відміну від аналогової. Це величезний прогрес у аудіотехнологіях.
У цій статті я поясню, що таке цифрове аудіо, чим воно відрізняється від аналогового аудіо та чим воно змінило спосіб запису, зберігання та прослуховування аудіо.
огляд
Що таке цифрове аудіо?
Цифрове аудіо – це представлення звуку в цифровому форматі. Це означає, що звукові хвилі перетворюються на ряд чисел, які можна зберігати, маніпулювати та передавати за допомогою цифрових технологій.
Як генерується цифровий звук?
Цифрове аудіо генерується за допомогою дискретних зразків аналогової звукової хвилі через регулярні проміжки часу. Потім ці зразки представляють у вигляді серії чисел, які можна зберігати та маніпулювати за допомогою цифрових технологій.
Які переваги цифрового аудіо?
Наявність сучасних технологій значно скоротила витрати, пов'язані із записом і розповсюдженням музики. Це спростило незалежним артистам ділитися своєю музикою зі світом. Цифрові аудіозаписи можна розповсюджувати та продавати як файли, усуваючи потребу у фізичних копіях, таких як платівки чи касети. Споживач отримує такі популярні потокові сервіси, як Apple Music або Spotify, які пропонують тимчасовий доступ до репрезентацій мільйонів пісень.
Еволюція цифрового аудіо: Коротка історія
Від механічних хвиль до цифрових підписів
- Історію цифрового аудіо можна простежити до 19 століття, коли для запису та відтворення звуків використовувалися механічні пристрої, як-от олов’яні та воскові циліндри.
- На цих циліндрах були ретельно вигравірувані канавки, які збирали й обробляли зміни тиску повітря у вигляді механічних хвиль.
- Поява патефонів, а пізніше і касет, дозволила слухачам насолоджуватися музикою без відвідування живих виступів.
- Однак якість цих записів була обмеженою, а звуки часто спотворювалися або втрачалися з часом.
Експеримент BBC і народження цифрового аудіо
- У 1960-х роках Бі-Бі-Сі почала експериментувати з новою системою передачі, яка зв’язувала центр мовлення з віддаленими місцями.
- Це вимагало розробки нового пристрою, який міг би обробляти звуки більш простим і ефективним способом.
- Рішення було знайдено у впровадженні цифрового аудіо, яке використовувало дискретні числа для представлення змін атмосферного тиску з часом.
- Це дозволило назавжди зберегти вихідний стан звуку, який раніше був недоступний, особливо на низьких рівнях.
- Цифрова аудіосистема BBC базувалася на аналізі форми хвилі, яка дискретизувалася зі швидкістю тисячу разів на секунду та присвоювалась унікальному двійковому коду.
- Цей запис звуку дозволив техніку відтворити оригінальний звук, створивши пристрій, який міг зчитувати та інтерпретувати двійковий код.
Досягнення та інновації в цифровому аудіо
- Випуск комерційно доступного цифрового аудіозаписуючого пристрою у 1980-х роках ознаменував гігантський крок вперед у галузі цифрового аудіо.
- Цей аналого-цифровий перетворювач зберігав звуки в цифровому форматі, який можна було зберігати та маніпулювати на комп’ютері.
- Формат стрічки VHS пізніше продовжив цю тенденцію, і цифрове аудіо відтоді широко використовувалося у виробництві музики, кіно та телебаченні.
- Постійний технологічний прогрес і нескінченні інновації в цифровому аудіо призвели до створення різних хвиль обробки звуку та методів збереження.
- Сьогодні цифрові аудіопідписи використовуються для збереження та аналізу звуків у спосіб, який колись був недоступний, що дає змогу насолоджуватися неперевершеною якістю звуку, якої раніше було неможливо досягти.
Цифрові аудіотехнології
Технології запису та зберігання
Цифрові аудіотехнології революціонізували спосіб запису та зберігання аудіо. Деякі з найпопулярніших технологій включають:
- Запис на жорсткий диск: аудіо записується та зберігається на жорсткому диску, що дозволяє легко редагувати аудіофайли та маніпулювати ними.
- Цифрова аудіострічка (DAT): цифровий формат запису, який використовує магнітну стрічку для зберігання аудіоданих.
- Диски CD, DVD і Blu-ray: ці оптичні диски можуть зберігати великі обсяги цифрових аудіоданих і зазвичай використовуються для розповсюдження музики та відео.
- Мінідиск: невеликий портативний формат диска, який був популярний у 1990-х і на початку 2000-х років.
- Super Audio CD (SACD): аудіоформат високої роздільної здатності, який використовує спеціальний диск і програвач для досягнення кращої якості звуку, ніж стандартні компакт-диски.
Технології відтворення
Цифрові аудіофайли можна відтворювати за допомогою різних технологій, зокрема:
- Комп’ютери: цифрові аудіофайли можна відтворювати на комп’ютері за допомогою програмного забезпечення медіаплеєра.
- Цифрові аудіопрогравачі: такі портативні пристрої, як iPod і смартфони, можуть відтворювати цифрові аудіофайли.
- WorkstationЦифрові аудіостанції: професійне аудіо програмне забезпечення, яке використовується для запису, редагування та мікшування цифрового аудіо.
- Стандартні програвачі компакт-дисків: ці програвачі можуть відтворювати стандартні аудіо компакт-диски, які використовують цифрову аудіотехнологію.
Радіомовні та радіотехнології
Цифрові аудіотехнології також мали значний вплив на мовлення та радіо. Деякі з найпопулярніших технологій включають:
- HD-радіо: технологія цифрового радіо, яка забезпечує вищу якість звуку та додаткові функції, як-от відомості про пісню та виконавця.
- Mondiale: стандарт цифрового радіомовлення, який використовується в Європі та інших частинах світу.
- Цифрове радіомовлення: багато радіостанцій тепер транслюють у цифровому форматі, що забезпечує кращу якість звуку та додаткові функції, як-от інформацію про пісню та виконавця.
Аудіоформати та якість
Цифрові аудіофайли можна зберігати в різних форматах, зокрема:
- MP3: стислий аудіоформат, який широко використовується для розповсюдження музики.
- WAV: нестиснений аудіоформат, який зазвичай використовується для професійних аудіододатків.
- FLAC: аудіоформат без втрат, який забезпечує високу якість звуку без шкоди для розміру файлу.
Якість цифрового аудіо вимірюється його роздільною здатністю та глибиною. Чим вище роздільна здатність і глибина, тим краща якість звуку. Деякі загальні роздільності та глибини включають:
- 16-біт/44.1 кГц: аудіо якості CD.
- 24-біт/96 кГц: аудіо високої роздільної здатності.
- 32-біт/192 кГц: звук студійної якості.
Застосування цифрових аудіотехнологій
Цифрові аудіотехнології мають широкий спектр застосувань, зокрема:
- Створення ідеального концертного звуку: цифрові аудіотехнології дозволяють точно контролювати рівень і якість звуку, що дає змогу досягти ідеального звуку під час живих концертів.
- Незалежні виконавці: цифрові аудіотехнології зробили можливим для незалежних виконавців записувати та розповсюджувати свою музику без потреби в лейблі.
- Радіо та мовлення: цифрові аудіотехнології дозволили покращити якість звуку та додаткові функції в радіо та мовленні.
- Кіно- та відеовиробництво: цифрові аудіотехнології зазвичай використовуються у кіно- та відеовиробництві для запису та редагування звукових доріжок.
- Особисте використання. Цифрові аудіотехнології полегшили людям створення та обмін власною музикою та аудіозаписами.
Цифрова вибірка
Що таке вибірка?
Семплінг - це процес перетворення музичної або будь-якої іншої звукової хвилі в цифровий формат. Цей процес передбачає регулярне створення знімків звукової хвилі в певний момент часу та перетворення їх у цифрові дані. Довжина цих знімків визначає якість отриманого цифрового звуку.
Як працює вибірка
Семплінг включає спеціальне програмне забезпечення, яке перетворює аналогову звукову хвилю в цифровий формат. Програмне забезпечення робить знімки звукової хвилі в певний момент часу, і ці знімки потім перетворюються на цифрові дані. Отриманий цифровий звук можна зберігати на різних носіях, таких як диски, жорсткі диски, або навіть завантажувати з Інтернету.
Частота дискретизації та якість
Якість дискретизованого аудіо залежить від частоти дискретизації, тобто кількості знімків, зроблених за секунду. Чим вища частота дискретизації, тим краща якість отриманого цифрового аудіо. Однак вища частота дискретизації також означає, що на носії інформації буде зайнято більше місця.
Стиснення та перетворення
Щоб помістити великі аудіофайли на портативний носій або завантажити їх з Інтернету, часто використовується стиснення. Стиснення передбачає вибір певних Частоти і гармоніки для відтворення семпльованої звукової хвилі, залишаючи багато місця для ворушіння для відтворення фактичного звуку. Цей процес не ідеальний, і в процесі стиснення деяка інформація втрачається.
Використання вибірки
Семплінг використовується різними способами, наприклад, для створення музики, звукових ефектів і навіть у виробництві відео. Він також використовується для створення цифрового аудіо для FM-радіо, відеокамер і навіть деяких версій камер Canon. Відбір проб рекомендовано для випадкового використання, але для критичного використання рекомендується більш висока частота відбору.
інтерфейси
Що таке аудіоінтерфейси?
Аудіоінтерфейси — це пристрої, які перетворюють аналогові аудіосигнали від мікрофонів і інструментів у цифрові сигнали, які можна обробити програмним забезпеченням на комп’ютері. Вони також направляють цифрові аудіосигнали від комп’ютера до навушників, студійних моніторів та інших периферійних пристроїв. Існує багато різних типів аудіоінтерфейсів, але найпоширенішим і універсальним є тип USB (Універсальна послідовна шина).
Навіщо потрібен аудіоінтерфейс?
Якщо ви використовуєте аудіопрограму на своєму комп’ютері та хочете записати або відтворити високоякісний звук, вам знадобиться аудіоінтерфейс. Більшість комп’ютерів мають вбудований аудіоінтерфейс, але він часто досить простий і не забезпечує найкращої якості. Зовнішній аудіоінтерфейс забезпечить кращу якість звуку, більше входів і виходів і більше контролю над аудіо.
Які останні версії аудіоінтерфейсів?
Останні версії аудіоінтерфейсів доступні в магазинах, що продають музичне обладнання. Сьогодні вони досить дешеві, і ви можете швидко викинути старі запаси. Очевидно, що чим швидше ви хочете робити покупки, тим швидше ви зможете знайти останні версії аудіоінтерфейсів.
Якість цифрового звуку
Вступ
Коли справа доходить до цифрового аудіо, якість є вирішальним фактором. Цифрове представлення аудіосигналів досягається за допомогою процесу, що називається дискретизацією, який включає в себе безперервні аналогові сигнали та перетворення їх у числові значення. Цей процес кардинально змінив спосіб захоплення, обробки та відтворення звуку, але він також привносить нові проблеми та міркування щодо якості аудіо.
Вибірка та частоти
Основним принципом цифрового аудіо є захоплення та представлення звуку як серії числових значень, якими можна керувати та обробляти за допомогою програмних додатків. Якість цифрового звуку залежить від того, наскільки точно ці значення представляють вихідний звук. Це визначається частотою дискретизації, тобто кількістю разів на секунду, коли аналоговий сигнал вимірюється та перетворюється на цифровий сигнал.
Сучасна музика зазвичай використовує частоту дискретизації 44.1 кГц, що означає, що аналоговий сигнал приймається 44,100 96 разів на секунду. Це та сама частота дискретизації, яка використовується для компакт-дисків, які є звичайним середовищем для розповсюдження цифрового аудіо. Вищі частоти дискретизації, такі як 192 кГц або XNUMX кГц, також доступні та можуть забезпечити кращу якість, але вони також вимагають більше місця для зберігання та потужності обробки.
Кодування цифрового сигналу
Після дискретизації аналогового сигналу він кодується в цифровий сигнал за допомогою процесу, який називається імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ). PCM представляє амплітуду аналогового сигналу в кожній точці дискретизації як числове значення, яке потім зберігається у вигляді серії двійкових цифр (бітів). Кількість бітів, які використовуються для представлення кожного зразка, визначає бітову глибину, яка впливає на динамічний діапазон і роздільну здатність цифрового аудіо.
Наприклад, компакт-диск використовує бітову глибину 16 біт, що може представляти 65,536 96 різних рівнів амплітуди. Це забезпечує динамічний діапазон приблизно 24 дБ, що достатньо для більшості середовищ прослуховування. Більша бітова глибина, наприклад 32 або XNUMX біти, може забезпечити ще кращу якість і динамічний діапазон, але вони також вимагають більше місця для зберігання та потужності обробки.
Маніпуляція цифровим аудіо
Однією з переваг цифрового аудіо є можливість маніпулювати та обробляти сигнал за допомогою програмних додатків. Це може включати редагування, мікшування, застосування ефектів і імітацію різних середовищ. Однак ці процеси також можуть впливати на якість цифрового аудіо.
Наприклад, застосування певних ефектів або змін до звукового сигналу може погіршити якість або створити артефакти. Важливо розуміти обмеження та можливості використовуваного програмного забезпечення, а також особливі вимоги аудіопроекту.
Незалежне музичне виробництво з цифровим аудіо
Від масивних колод до доступного обладнання
Пройшли ті часи, коли професійний запис музики означав інвестування в громіздкі деки та дороге обладнання. З появою цифрового аудіо незалежні артисти в усьому світі тепер можуть щодня створювати музику у своїх домашніх студіях. Доступність доступного обладнання кардинально змінила музичну індустрію, створивши позитивний вплив на музикантів, які тепер можуть створювати власну музику, не розоряючись.
Розуміння якості цифрового звуку
Цифрове аудіо — це метод запису звукових хвиль як цифрових даних. Роздільна здатність і частота дискретизації цифрового звуку впливають на якість звуку. Ось коротка історія того, як якість цифрового звуку розвивалася протягом багатьох років:
- На початку цифрового аудіо частота дискретизації була низькою, що призводило до низької якості звуку.
- З удосконаленням технології частота дискретизації зросла, що призвело до кращої якості звуку.
- Сьогодні якість цифрового звуку неймовірно висока, частота дискретизації та бітова глибина точно вловлюють звукові хвилі.
Запис і обробка цифрового звуку
Для запису цифрового аудіо музиканти використовують окремі клавіатури, віртуальні інструменти, програмні синтезатори та плагіни FX. Процес запису передбачає перетворення аналогових сигналів у цифрові дані за допомогою аналого-цифрових перетворювачів. Потім цифрові дані зберігаються у вигляді файлів на комп’ютері. Розмір файлів залежить від роздільної здатності та частоти дискретизації запису.
Затримка та виробництво
Затримка — це затримка між введенням звуку та його обробкою. в Музичне виробництво, затримка може бути проблемою під час запису кількох доріжок або стовбурів. Щоб уникнути затримки, музиканти покладаються на аудіоінтерфейси та процесори з низькою затримкою. Цифрові сигнали даних обробляються за допомогою схеми, яка генерує хвилеподібне зображення звуку. Потім пристрій відтворення перетворює це хвилеподібне зображення на звук.
Спотворення та динамічний діапазон
Цифрове аудіо має широкий динамічний діапазон, що означає, що воно може точно захоплювати повний діапазон звуку. Однак цифрове аудіо також може страждати від спотворень, таких як відсікання та спотворення квантування. Відсікання відбувається, коли вхідний сигнал перевищує запас цифрової системи, що призводить до спотворення. Спотворення квантування виникає, коли цифрова система округлює сигнал, щоб укласти його в жорсткі сегменти, що створює неточності в певні моменти часу.
Соціальні платформи розповсюдження
З появою платформ соціального розповсюдження незалежні музиканти тепер можуть поширювати свою музику серед глобальної аудиторії без потреби в лейблі. Ці платформи дозволяють музикантам завантажувати свою музику та ділитися нею зі своїми читачами. Демократизація розповсюдження музики призвела до справжньої технічної революції, давши музикантам свободу створювати свою музику та ділитися нею зі світом.
Висновок
Ось і все, що вам потрібно знати про цифрове аудіо в двох словах. Цифрове аудіо – це представлення звуку як дискретних числових значень, а не як безперервних фізичних хвиль.
Цифрове аудіо революціонізувало спосіб запису, зберігання, обробки та прослуховування музики. Отже, не бійтеся зануритися та насолодитися перевагами цієї дивовижної технології!
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.
