什么是数字音频？ 这是我们很多人在某个时候问过自己的问题，而且这不是一个简单的答案。
数字音频是以数字格式表示声音。 它是一种以数字形式而不是模拟形式存储、处理和传输音频信号的方式。 这是音频技术的巨大进步。
在本文中，我将解释什么是数字音频，它与模拟音频有何不同，以及它如何彻底改变了我们录制、存储和收听音频的方式。
概述
什么是数字音频？
数字音频是指以数字格式表示声音。 这意味着声波被转换成一系列数字，可以使用数字技术进行存储、操作和传输。
数字音频是如何产生的？
数字音频是通过定期对模拟声波进行谨慎采样而生成的。 然后将这些样本表示为一系列数字，可以使用数字技术进行存储和操作。
数字音频的优势是什么？
现代技术的可用性大大降低了与录制和分发音乐相关的成本。 这使得独立艺术家更容易与世界分享他们的音乐。 数字录音可以作为文件分发和出售，不再需要唱片或磁带等物理副本。 消费者接收流行的流媒体服务，如 Apple Music 或 Spotify，提供对数百万首歌曲的临时访问。
数字音频的演变：简史
从机械波到数字签名
- 数字音频的历史可以追溯到 19 世纪，当时使用锡和蜡缸等机械设备来录制和播放声音。
- 这些圆柱体上精心刻有凹槽，以机械波的形式收集和处理气压变化。
- 留声机和后来的盒式磁带的出现，使听众无需观看现场表演就可以享受音乐。
- 然而，这些录音的质量有限，而且随着时间的推移，声音经常会失真或丢失。
BBC 实验与数字音频的诞生
- 在 1960 年代，BBC 开始试验一种新的传输系统，将其广播中心连接到偏远地区。
- 这需要开发一种能够以更简单有效的方式处理声音的新设备。
- 解决方案是在数字音频的实施中找到的，它使用离散数字来表示气压随时间的变化。
- 这使得能够永久保存声音的原始状态，这在以前是无法获得的，尤其是在低电平时。
- BBC 的数字音频系统基于波形分析，波形以每秒一千次的速度采样并分配一个唯一的二进制代码。
- 这种声音记录使技术人员能够通过构建可以读取和解释二进制代码的设备来重现原始声音。
数字音频的进步和创新
- 1980 年代商用数字录音机的发布标志着数字音频领域向前迈进了一大步。
- 这种模数转换器以数字格式存储声音，可以在计算机上保存和操作。
- 后来的 VHS 磁带格式延续了这一趋势，数字音频从此被广泛用于音乐制作、电影和电视。
- 数字音频的不断技术进步和无穷无尽的创新导致了声音处理和保存技术的独特浪潮的产生。
- 如今，数字音频签名被用于以一种曾经无法获得的方式保存和分析声音，从而使享受以前无法实现的无与伦比的音质成为可能。
数字音频技术
记录和存储技术
数字音频技术彻底改变了我们录制和存储音频的方式。 一些最流行的技术包括：
- 硬盘录音：音频被录制并存储在硬盘上，可以轻松编辑和操作音频文件。
- 数字录音带 (DAT)：一种使用磁带存储音频数据的数字录音格式。
- CD、DVD 和蓝光光盘：这些光盘可以存储大量数字音频数据，通常用于音乐和视频分发。
- Minidisc：一种小型便携式光盘格式，在 1990 年代和 2000 年代初期流行。
- 超级音频 CD (SACD)：一种高分辨率音频格式，使用特殊光盘和播放器获得比标准 CD 更好的音质。
回放技术
可以使用多种技术回放数字音频文件，包括：
- 计算机：可以使用媒体播放器软件在计算机上播放数字音频文件。
- 数字音频播放器：iPod 和智能手机等便携式设备可以播放数字音频文件。
- Workstation 数字音频工作站：用于录制、编辑和混合数字音频的专业音频软件。
- 标准 CD 播放器：这些播放器可以播放使用数字音频技术的标准音频 CD。
广播和无线电技术
数字音频技术也对广播和无线电产生了重大影响。 一些最流行的技术包括：
- HD Radio：一种数字广播技术，可提供更高质量的声音以及歌曲和艺术家信息等附加功能。
- Mondiale：欧洲和世界其他地区使用的数字无线电广播标准。
- 数字无线电广播：许多广播电台现在以数字格式广播，以获得更好的音质和歌曲和艺术家信息等附加功能。
音频格式和质量
数字音频文件可以以多种格式存储，包括：
- MP3：一种广泛用于音乐分发的压缩音频格式。
- WAV：一种常用于专业音频应用程序的未压缩音频格式。
- FLAC：一种无损音频格式，可在不牺牲文件大小的情况下提供高质量的声音。
数字音频的质量通过其分辨率和深度来衡量。 分辨率和深度越高，音质越好。 一些常见的分辨率和深度包括：
- 16 位/44.1kHz：CD 质量音频。
- 24 位/96kHz：高分辨率音频。
- 32 位/192kHz：录音室品质的音频。
数字音频技术的应用
数字音频技术具有广泛的应用，包括：
- 制作完美的音乐会声音：数字音频技术允许精确控制音量和质量，从而可以在现场音乐会设置中获得完美的声音。
- 独立艺术家：数字音频技术使独立艺术家无需唱片公司即可录制和发行他们的音乐。
- 无线电和广播：数字音频技术为无线电和广播提供了更好的音质和附加功能。
- 电影和视频制作：数字音频技术通常用于电影和视频制作，以录制和编辑音轨。
- 个人使用：数字音频技术使人们可以轻松创建和共享自己的音乐和录音。
数字采样
什么是采样？
采样是将音乐或任何其他声波转换为数字格式的过程。 此过程涉及在特定时间点定期拍摄声波快照并将其转换为数字数据。 这些快照的长度决定了生成的数字音频的质量。
抽样的工作原理
采样涉及将模拟声波转换为数字格式的特殊软件。 该软件在特定时间点拍摄声波快照，然后将这些快照转换为数字数据。 生成的数字音频可以存储在各种介质上，例如光盘、硬盘驱动器，甚至可以从互联网上下载。
采样率和质量
采样音频的质量取决于采样率，即每秒拍摄的快照数。 采样率越高，生成的数字音频的质量就越好。 然而，更高的采样率也意味着在存储介质上占用更多空间。
压缩和转换
为了将大型音频文件装入便携式媒体或从 Internet 下载它们，通常使用压缩。 压缩涉及选择某些 频率 和谐波来重新创建采样声波，为重新创建实际声音留下足够的摆动空间。 这个过程并不完美，在压缩过程中丢失了一些信息。
抽样的用途
采样有多种用途，例如创作音乐、音效，甚至视频制作。 它还用于为 FM 收音机、便携式摄像机甚至某些佳能相机版本创建数字音频。 建议临时使用采样，但对于关键用途，建议使用更高的采样率。
接口
什么是音频接口？
音频接口是将来自麦克风和乐器的模拟音频信号转换为可由计算机上的软件处理的数字信号的设备。 它们还将数字音频信号从计算机路由到耳机、录音室监听器和其他外围设备。 有许多不同类型的音频接口可用，但最常见和通用的类型是 USB （通用串行总线）接口。
为什么需要音频接口？
如果您在计算机上运行音频软件并希望录制或播放高质量音频，则需要一个音频接口。 大多数计算机都有内置音频接口，但这些接口通常非常基本，而且质量不佳。 外部音频接口将为您提供更好的音质、更多的输入和输出以及对音频的更多控制。
最新版本的音频接口是什么？
最新版本的音频接口可在销售音乐设备的商店购买。 这些天它们很便宜，你可以很快推出旧库存。 显然，您想要购物的速度越快，您就能以最快的速度找到最新版本的音频接口。
数字音频质量
介绍
对于数字音频，质量是一个关键因素。 音频信号的数字表示是通过称为采样的过程实现的，该过程涉及获取连续的模拟信号并将其转换为数值。 这个过程彻底改变了我们捕捉、操纵和再现声音的方式，但它也为音频质量带来了新的挑战和考虑。
采样和频率
数字音频的基本原理是捕捉声音并将其表示为一系列数值，这些数值可以使用软件应用程序进行操作和处理。 数字音频的质量取决于这些值代表原始声音的准确程度。 这由采样率决定，采样率是每秒测量模拟信号并将其转换为数字信号的次数。
现代音乐通常使用 44.1 kHz 的采样率，这意味着模拟信号每秒被采集 44,100 次。 这与 CD 所用的采样率相同，CD 是分发数字音频的常用媒体。 也可以使用更高的采样率，例如 96 kHz 或 192 kHz，它们可以提供更好的质量，但它们也需要更多的存储空间和处理能力。
数字信号编码
对模拟信号进行采样后，将使用称为脉冲编码调制 (PCM) 的过程将其编码为数字信号。 PCM将模拟信号在每个采样点的幅度表示为数值，然后将其存储为一系列二进制数字（位）。 用于表示每个样本的位数决定了位深度，这会影响数字音频的动态范围和分辨率。
例如，CD 使用 16 位的位深度，可以表示 65,536 个不同的振幅电平。 这提供了大约 96 dB 的动态范围，足以满足大多数聆听环境的需求。 更高的位深度，例如 24 位或 32 位，可以提供更好的质量和动态范围，但它们也需要更多的存储空间和处理能力。
数字音频处理
数字音频的优势之一是能够使用软件应用程序操纵和处理信号。 这可以包括编辑、混合、应用效果和模拟不同的环境。 但是，这些过程也会影响数字音频的质量。
例如，对音频信号应用某些效果或更改可能会降低质量或引入伪影。 了解所用软件的限制和功能以及音频项目的具体要求非常重要。
数字音频独立音乐制作
从厚实的甲板到负担得起的设备
专业录制音乐意味着投资厚实的甲板和昂贵的设备的日子已经一去不复返了。 随着数字音频的出现，世界各地的独立艺术家现在每天都可以在自己的家庭工作室中创作音乐。 负担得起的设备的可用性极大地改变了音乐产业，对现在可以在不破产的情况下制作自己的音乐的音乐家产生了积极影响。
了解数字音频质量
数字音频是一种将声波记录为数字数据的方法。 数字音频的分辨率和采样率会影响声音的质量。 以下是多年来数字音频质量如何发展的简史：
- 在数字音频的早期，采样率很低，导致音质不佳。
- 随着技术的改进，采样率增加，从而产生更好的音质。
- 今天，数字音频质量非常高，采样率和位深度可以准确捕捉声波。
录制和处理数字音频
为了录制数字音频，音乐家使用独立的键盘、虚拟乐器、软件合成器和 FX 插件。 记录过程涉及使用模数转换器将模拟信号转换为数字数据。 然后将数字数据作为文件存储在计算机上。 文件的大小取决于录制的分辨率和采样率。
延迟和生产
延迟是声音输入与其处理之间的延迟。 在 音乐制作，在录制多轨或词干时，延迟可能是个问题。 为了避免延迟，音乐家依赖于低延迟音频接口和处理器。 数字数据信号通过电路进行处理，生成声音的波形图像。 该波形图像然后由播放设备重建为声音。
失真和动态范围
数字音频具有很高的动态范围，这意味着它可以准确地捕捉整个范围的声音。 然而，数字音频也会遭受失真，例如削波和量化失真。 当输入信号超过数字系统的余量时，就会发生削波，从而导致失真。 当数字系统将信号四舍五入以适应刚性段时，就会发生量化失真，从而在某些时间点留下不准确的痕迹。
社交分发平台
随着社交发行平台的兴起，独立音乐人现在可以在不需要唱片公司的情况下向全球观众发行他们的音乐。 这些平台允许音乐家上传他们的音乐并与他们的追随者分享。 音乐发行的民主化创造了一场真正的技术革命，让音乐家可以自由地创作和与世界分享他们的音乐。
结论
至此，您已经了解了有关数字音频的所有知识。 数字音频是将声音表示为离散的数值，而不是连续的物理波。
数字音频彻底改变了我们录制、存储、操作和聆听音乐的方式。 所以，不要害怕潜入并享受这项惊人技术的好处！
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。
