它是如何做到的？ 音频如何从源传输到扬声器以便您可以听到？
音频信号是声音在 音频 范围为 20 至 20,000 赫兹。 它们可以直接合成，或源自麦克风或乐器拾音换能器。 信号流是从源到扬声器的路径，音频信号在此处转换为声音。
让我们看看音频信号是什么以及它是如何工作的。 我还将讨论不同类型的信号流以及如何为家庭音频系统设置信号流。
了解音频信号处理
什么是音频信号处理？
你有没有想过你最喜欢的歌曲是如何组合在一起的？ 好吧，这都要归功于音频信号处理！ 音频信号处理是将声音转换为数字格式、操纵声音频率并添加效果以创作完美歌曲的过程。 它用于录音室、个人电脑和笔记本电脑，甚至专业录音设备。
音频信号处理入门
如果您有兴趣了解有关音频信号处理的更多信息，Warren Koontz 的音频信号处理简介是一个完美的起点。 它涵盖了声音和模拟音频信号、采样和量化的基础知识 数字音频 信号、时域和频域处理，甚至是均衡器设计、效果生成和文件压缩等特定应用。
使用 MATLAB 学习音频信号处理
本书最好的部分是它附带了使用 MATLAB 脚本和函数的示例和练习。 这意味着您可以在自己的 PC 上实时处理音频，并更好地了解音频信号处理的工作原理。
关于作者
Warren Koontz 是罗切斯特理工学院的名誉教授。 他拥有马里兰大学的学士学位、麻省理工学院的硕士学位和博士学位。 来自普渡大学，全是电气工程专业。 他在贝尔实验室工作了 30 多年，开发数字传输系统，退休后，他加入了 RIT 的教师队伍，帮助创建音频工程技术选项。 Koontz 继续他在音频工程领域的研究，并发表和展示了他的研究成果。
交流电背后的科学
什么是交流电？
交流电 (AC) 就像电的野孩子——它们不会停留在一个地方，它们总是在变化。 与仅沿一个方向流动的直流电 (DC) 不同，交流电不断在正负之间切换。 这就是它用于音频信号的原因——它可以准确地再现复杂的声音。
它是如何工作的？
交流音频信号经过调制以匹配正在再现的声音的音高，就像声波在高压和低压之间交替一样。 这是通过改变两个值——频率和振幅来完成的。
- 频率：信号从正变为负的频率。
- 振幅：信号的电平或音量，以分贝为单位。
为什么 AC 这么棒？
交流电就像电的超级英雄——它可以做其他形式的电做不到的事情。 它可以将复杂的声音转化为电信号，然后再将它们转化为声音。 这就像魔术，但科学！
什么是信号流？
基础知识
信号流就像电话游戏，但有声音。 这是声音从源头到您耳朵的旅程。 这可能是一次短途旅行，例如当您在家庭立体声系统上聆听您最喜爱的音乐时。 或者它可能是一段漫长而曲折的旅程，就像当你在一个充满铃声和口哨声的录音室里时。
Nitty Gritty
谈到信号流，沿途有很多停靠点。 声音可能会穿过调音台、外部音频设备，甚至不同的房间。 这就像一场大型的音频接力赛！
超值优惠
信号流的美妙之处在于它可以帮助您改善声音。 它可以帮助您控制 体积、添加效果，甚至确保声音到达正确的位置。 因此，如果您希望充分利用音频，那么您将需要了解信号流。
理解音频信号
什么是音频信号？
音频信号就像扬声器的语言。 它们会告诉您的扬声器要说什么以及说话的音量。 它们让您的音乐听起来很棒，让您的电影听起来很震撼，让您的播客听起来像专业录音。
哪些参数表征音频信号？
音频信号可以用几个不同的参数来表征：
- 带宽：这是信号可以承载的频率范围。
- 标称电平：这是信号的平均电平。
- 以分贝 (dB) 为单位的功率电平：这是相对于参考电平的信号强度度量。
- 电压电平：这是信号强度相对于信号路径阻抗的度量。
音频信号有哪些不同级别？
根据应用的不同，音频信号有不同的级别。 以下是最常见级别的简要说明：
- 线路电平：这是专业调音台的标准电平。
- 消费者级别：这是低于线路级别的级别，用于消费类音频设备。
- Mic Level：这是最低级别，用于麦克风。
什么意思呢？
简而言之，音频信号就像说话者的语言。 它们告诉您的扬声器要说什么、说话的音量有多大，以及如何让您的音乐、电影和播客听起来很棒。 所以如果你想让你的音频听起来最好，你需要了解音频信号的不同参数和级别。
什么是数字音频？
这是什么？
数字音频是音频信号的数字形式。 它用于各种音频插件和数字音频工作站 (DAW) 软件。 基本上，它是通过 DAW 从音轨传递到插件并从硬件输出输出的信息。
它是如何运输的？
数字音频可以通过多种电缆传输，包括：
- 光纤
- 同轴
- 双绞线
另外，应用线路代码和通信协议来为传输介质呈现数字信号。 一些最流行的数字音频传输包括：
- 阿达特
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- 以太网音频
- IP 音频
那么这一切意味着什么？
通俗地说，数字音频是一种通过电缆和空中发送音频信号的方式。 它用于各种音频插件和数字音频工作站 (DAW) 软件。 所以，如果你是一名音乐家， 制片人或音频工程师，您可能在职业生涯的某个阶段使用过数字音频。
处理音频信号
什么是信号处理？
信号处理是一种获取音频信号（如声音）并以某种方式对其进行更改的方法。 这就像取一个声音，把它插入电脑，然后用一堆旋钮和刻度盘让它听起来不一样。
您可以使用信号处理做什么？
信号处理可用于对声音做各种很酷的事情。 以下是一些可能性：
- 可以滤除高频或低频。
- 可以使用均衡器强调或最小化某些频率。
- 谐波泛音可以添加失真。
- 振幅可以用压缩器控制。
- 可以添加混响、合唱和延迟等音乐效果。
- 可以使用推子或放大器调整信号的整体电平。
- 多个信号可以与混合器组合。
什么意思呢？
简而言之，信号处理是一种获取声音并使其听起来完全不同的方法。 您可以使其更响亮或更柔和，添加效果，甚至将多种声音合二为一。 这就像有一个声音游乐场可供玩耍！
什么是转导？
基础知识
转导是将声音转换为电信号的过程。 换句话说，就是把声波变成0和1的过程。 它就像物理世界和数字世界之间的神奇桥梁。
玩家们
转导游戏中有两个主要参与者：
- 麦克风：这些换能器接收声波并将其转化为电信号。
- 扬声器：这些换能器接收电信号并将其转换为声波。
类型
在转换方面，有两种主要类型的音频信号：模拟和数字。 模拟是原始声波，而数字是 0 和 1 的版本。
流程
转导过程非常简单。 首先，麦克风胶囊遇到声波。 然后，该胶囊将振动的机械能转化为电流。 然后将该电流放大并转换为数字信号。 最后，这个数字信号被扬声器转换回声波。
时髦的科学
我们的耳朵也将声音转换为电信号，但这些是听觉信号，而不是音频信号。 听觉信号用于听觉，而音频信号用于技术。
所以你有它 - 一个快速简单的转导指南。 现在，您可以通过了解将声波转换为 0 和 1 的神奇过程给您的朋友留下深刻印象！
了解分贝标度
什么是分贝？
当您查看信号表时，您正在查看分贝信息。 分贝测量声音的响度或振幅。 它是对数刻度，而不是线性刻度，这意味着它可以测量很大范围的声功率级。 人耳是一种神奇的设备，可以检测到附近的针掉落的声音，以及远处喷气发动机的轰鸣声。
噪声测量单位
当您使用声级计测量噪音水平时，您以分贝单位 (dB) 测量噪音强度。 声级计使用具有分贝范围和分辨率的显示器来近似于耳朵的动态范围。 很难制造具有线性性能的声级计，因此使用对数刻度，以 10 为底。
常见声音的分贝级别
以下是常见声音的分贝级别列表：
- 几乎完全静音 — 0 dB
- 耳语 — 15 分贝
- 图书馆 — 45 dB
- 正常对话 — 60 分贝
- 马桶冲水 — 75–85 分贝
- 嘈杂的餐厅 — 90 分贝
- 医院病房的峰值噪音 — 100 分贝
- 婴儿哭声 — 110 分贝
- 喷气发动机 — 120 分贝
- 保时捷 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- 气球爆裂 — 157 分贝
分贝的类型
说到音频，有几种类型的分贝：
- SPL（声压级）：测量真实世界（非信号）的声音，使用专门的 SPL 仪表测量。
- dBFS（分贝满刻度）：如何在 0 和 1 的世界中测量数字信号电平，其中仪表上的最大信号强度 = 0。
- dBV（分贝伏特）：主要用于模拟设备或模拟模拟齿轮的数字软件。 VU 表记录平均音频电平，与峰值表相反，后者仅显示最响亮的瞬时峰值信号。 在模拟音频的早期，与几十年后生产的磁带相比，磁带无法记录那么多的音频信号，因此根据所使用的磁带记录超过 0，最高 +3 或 +6 变得可以接受甚至更高。
了解音频格式
什么是音频格式？
录制音频时，您需要决定如何存储它。 这意味着选择正确的音频格式、位深度和采样率。 这就像为照片选择正确的相机设置。 您可以选择 JPEG 质量（低、中、高）或在 RAW 文件中记录最大数量的细节。
音频格式类似于图像格式 – .png、.tif、.jpg、.bmp、.svg – 但用于声音。 音频格式定义了用于表示音频的数据量、是否压缩以及使用的数据类型。
未压缩的音频
在音频制作方面，您通常会希望坚持使用未压缩的音频。 这样，您就可以控制音频的分发方式。 即使您使用的是 Vimeo、YouTube 或 Spotify 等平台，您也需要先掌握未压缩格式的音频。
压缩音频
如果您正在处理音乐，如果音频文件对于分发平台而言太大，您可能需要压缩它。 例如，Distrokid 只接受最大 1GB 的文件。 因此，如果您的歌曲真的很长，则必须对其进行压缩。
用于制作音乐的最常见文件格式是 WAV 和 FLAC。 FLAC 是一种无损压缩格式，比 mp3 好。 Spotify 建议使用 AAC 格式。
导出音频
当您将音频作为视频的一部分导出时，您通常会有一些预设可供选择（例如 YouTube、Vimeo、Mobile、Web、Apple Pro Res.）。 音频将根据您的导出设置与视频一起压缩。
如果您有不符合预设的用例，您可以在线进行一些额外研究以找出最佳设置。
文件大小比较
以下是不同音频格式的文件大小比较：
- WAV：大
- FLAC：中等
- MP3：小
所以你有它！ 现在您已经了解所有关于音频格式的知识了。
什么是位深度？
位深度是一个技术术语，用于描述声音波形的动态分辨率。 它有点像用来表示整个音频文件的小数位数，是决定声音整体质量和解析力的关键因素。
位深度的基础知识
位深度是关于用于表示可以记录在数字媒体中的最响亮和最安静信号的值的范围。 以下是基础知识的简要概述：
- 位深度值表示声音波形的动态分辨率。
- 位深度还定义了用于表示整个音频文件的所有 0 和 1 的小数位数。
- 最常见的位深度标准是 16 位和 24 位。 使用的位数越多，声音文件越大，质量或分辨率就越高。
- CD 音频被定义为 16 位媒体，而 DVD 可以播放 16、20 或 24 位音频。
位深度作为创意参数
位深度不仅仅是一个技术术语——它也可以用作创意参数。 例如，有一整套电子音乐流派叫做 Chiptune，它模拟音频在具有 8 位处理器的前几代计算机上播放时的声音方式。
因此，如果您希望为您的声音添加一点 lo-fi 风味，位深度绝对是需要考虑的因素。 请记住，使用的位数越多，声音文件越大，质量或分辨率就越高。
结论
现在您已经了解了音频信号的全部知识，它是声音的一种表现形式，是电振动或机械振动形式的信号。 这就是我们聆听音乐和录制音乐的方式。 这就是我们如何与他人分享它以及我们如何在我们的设备上享受它。
所以，不要害怕开始使用它并享受一些乐趣！
我是 Joost Nusselder，Neaera 的创始人，也是一名内容营销人员，父亲，我热爱以吉他为核心尝试新设备，并与我的团队一起，自 2020 年以来一直在撰写深度博客文章帮助忠实的读者获得录音和吉他技巧。
