它是如何做到的？ 音頻如何從源傳輸到揚聲器以便您可以聽到？
音頻信號是聲音在 音頻 範圍為 20 至 20,000 赫茲。 它們可以直接合成，或源自麥克風或樂器拾音換能器。 信號流是從源到揚聲器的路徑，音頻信號在此處轉換為聲音。
讓我們看看音頻信號是什麼以及它是如何工作的。 我還將討論不同類型的信號流以及如何為家庭音頻系統設置信號流。
了解音頻信號處理
什麼是音頻信號處理？
你有沒有想過你最喜歡的歌曲是如何組合在一起的？ 好吧，這都要歸功於音頻信號處理！ 音頻信號處理是將聲音轉換為數字格式、操縱聲音頻率並添加效果以創作完美歌曲的過程。 它用於錄音室、個人電腦和筆記本電腦，甚至專業錄音設備。
音頻信號處理入門
如果您有興趣了解有關音頻信號處理的更多信息，Warren Koontz 的音頻信號處理簡介是一個完美的起點。 它涵蓋了聲音和模擬音頻信號、採樣和量化的基礎知識 數字音頻 信號、時域和頻域處理，甚至是均衡器設計、效果生成和文件壓縮等特定應用。
使用 MATLAB 學習音頻信號處理
本書最好的部分是它附帶了使用 MATLAB 腳本和函數的示例和練習。 這意味著您可以在自己的 PC 上實時處理音頻，並更好地了解音頻信號處理的工作原理。
關於作者
Warren Koontz 是羅切斯特理工學院的名譽教授。 他擁有馬里蘭大學的學士學位、麻省理工學院的碩士學位和博士學位。 來自普渡大學，全是電氣工程專業。 他在貝爾實驗室工作了 30 多年，開發數字傳輸系統，退休後，他加入了 RIT 的教師隊伍，幫助創建音頻工程技術選項。 Koontz 繼續他在音頻工程領域的研究，並發表和展示了他的研究成果。
交流電背後的科學
什麼是交流電？
交流電 (AC) 就像電的野孩子——它們不會停留在一個地方，它們總是在變化。 與僅沿一個方向流動的直流電 (DC) 不同，交流電不斷在正負之間切換。 這就是它用於音頻信號的原因——它可以準確地再現複雜的聲音。
它是如何工作的？
交流音頻信號經過調製以匹配正在再現的聲音的音高，就像聲波在高壓和低壓之間交替一樣。 這是通過改變兩個值——頻率和振幅來完成的。
- 頻率：信號從正變為負的頻率。
- 振幅：信號的電平或音量，以分貝為單位。
為什麼 AC 這麼棒？
交流電就像電的超級英雄——它可以做其他形式的電做不到的事情。 它可以將復雜的聲音轉化為電信號，然後再將它們轉化為聲音。 這就像魔術，但科學！
什麼是信號流？
基本款式
信號流就像電話遊戲，但有聲音。 這是聲音從源頭到您耳朵的旅程。 這可能是一次短途旅行，例如當您在家庭立體聲系統上聆聽您最喜愛的音樂時。 或者它可能是一段漫長而曲折的旅程，就像當你在一個充滿鈴聲和口哨聲的錄音室裡時。
Nitty Gritty
談到信號流，沿途有很多停靠點。 聲音可能會穿過調音台、外部音頻設備，甚至不同的房間。 這就像一場大型的音頻接力賽！
好處
信號流的美妙之處在於它可以幫助您改善聲音。 它可以幫助您控制 體積、添加效果，甚至確保聲音到達正確的位置。 因此，如果您希望充分利用音頻，那麼您將需要了解信號流。
理解音頻信號
什麼是音頻信號？
音頻信號就像揚聲器的語言。 它們會告訴您的揚聲器要說什麼以及說話的音量。 它們讓您的音樂聽起來很棒，讓您的電影聽起來很震撼，讓您的播客聽起來像專業錄音。
哪些參數表徵音頻信號？
音頻信號可以用幾個不同的參數來表徵：
- 帶寬：這是信號可以承載的頻率範圍。
- 標稱電平：這是信號的平均電平。
- 以分貝 (dB) 為單位的功率電平：這是相對於參考電平的信號強度度量。
- 電壓電平：這是信號強度相對於信號路徑阻抗的度量。
音頻信號有哪些不同級別？
根據應用的不同，音頻信號有不同的級別。 以下是最常見級別的簡要說明：
- 線路電平：這是專業調音台的標準電平。
- 消費者級別：這是低於線路級別的級別，用於消費類音頻設備。
- Mic Level：這是最低級別，用於麥克風。
這是什麼意思呢？
簡而言之，音頻信號就像說話者的語言。 它們告訴您的揚聲器要說什麼、說話的音量有多大，以及如何讓您的音樂、電影和播客聽起來很棒。 所以如果你想讓你的音頻聽起來最好，你需要了解音頻信號的不同參數和級別。
什麼是數字音頻？
它是什麼？
數字音頻是音頻信號的數字形式。 它用於各種音頻插件和數字音頻工作站 (DAW) 軟件。 基本上，它是通過 DAW 從音軌傳遞到插件並從硬件輸出輸出的信息。
它是如何運輸的？
數字音頻可以通過多種電纜傳輸，包括：
- 光纖
- 同軸
- 雙絞線
另外，應用線路代碼和通信協議來為傳輸介質呈現數字信號。 一些最流行的數字音頻傳輸包括：
- 阿達特
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- 馬迪
- 以太網音頻
- IP 音頻
那麼這一切意味著什麼？
通俗地說，數字音頻是一種通過電纜和空中發送音頻信號的方式。 它用於各種音頻插件和數字音頻工作站 (DAW) 軟件。 所以，如果你是一名音樂家， 製片人或音頻工程師，您可能在職業生涯的某個階段使用過數字音頻。
處理音頻信號
什麼是信號處理？
信號處理是一種獲取音頻信號（如聲音）並以某種方式對其進行更改的方法。 這就像取一個聲音，把它插入電腦，然後用一堆旋鈕和刻度盤讓它聽起來不一樣。
您可以使用信號處理做什麼？
信號處理可用於對聲音做各種很酷的事情。 以下是一些可能性：
- 可以濾除高頻或低頻。
- 可以使用均衡器強調或最小化某些頻率。
- 諧波泛音可以添加失真。
- 振幅可以用壓縮器控制。
- 可以添加混響、合唱和延遲等音樂效果。
- 可以使用推子或放大器調整信號的整體電平。
- 多個信號可以與混合器組合。
這是什麼意思呢？
簡而言之，信號處理是一種獲取聲音並使其聽起來完全不同的方法。 您可以使其更響亮或更柔和，添加效果，甚至將多種聲音合二為一。 這就像有一個聲音遊樂場可供玩耍！
什麼是轉導？
基本款式
轉導是將聲音轉換為電信號的過程。 換句話說，就是把聲波變成0和1的過程。 它就像物理世界和數字世界之間的神奇橋樑。
球員錦標賽
轉導遊戲中有兩個主要參與者：
- 麥克風：這些換能器接收聲波並將其轉化為電信號。
- 揚聲器：這些換能器接收電信號並將其轉換為聲波。
類型
在轉換方面，有兩種主要類型的音頻信號：模擬和數字。 模擬是原始聲波，而數字是 0 和 1 的版本。
該過程
轉導過程非常簡單。 首先，麥克風膠囊遇到聲波。 然後，該膠囊將振動的機械能轉化為電流。 然後將該電流放大並轉換為數字信號。 最後，這個數字信號被揚聲器轉換迴聲波。
時髦的科學
我們的耳朵也將聲音轉換為電信號，但這些是聽覺信號，而不是音頻信號。 聽覺信號用於聽覺，而音頻信號用於技術。
所以你有它 - 一個快速簡單的轉導指南。 現在，您可以通過了解將聲波轉換為 0 和 1 的神奇過程給您的朋友留下深刻印象！
了解分貝標度
什麼是分貝？
當您查看信號表時，您正在查看分貝信息。 分貝測量聲音的響度或振幅。 它是對數刻度，而不是線性刻度，這意味著它可以測量很大範圍的聲功率級。 人耳是一種神奇的設備，可以檢測到附近的針掉落的聲音，以及遠處噴氣發動機的轟鳴聲。
噪聲測量單位
當您使用聲級計測量噪音水平時，您以分貝單位 (dB) 測量噪音強度。 聲級計使用具有分貝範圍和分辨率的顯示器來近似於耳朵的動態範圍。 很難製造具有線性性能的聲級計，因此使用對數刻度，以 10 為底。
常見聲音的分貝水平
以下是常見聲音的分貝級別列表：
- 幾乎完全靜音 — 0 dB
- 耳語 — 15 分貝
- 圖書館 — 45 dB
- 正常對話 — 60 分貝
- 馬桶沖水 — 75–85 分貝
- 嘈雜的餐廳 — 90 分貝
- 醫院病房的峰值噪音 — 100 分貝
- 嬰兒哭聲 — 110 分貝
- 噴氣發動機 — 120 分貝
- 保時捷 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- 氣球爆裂 — 157 分貝
分貝的類型
說到音頻，有幾種類型的分貝：
- SPL（聲壓級）：測量真實世界（非信號）的聲音，使用專門的 SPL 儀表測量。
- dBFS（分貝滿刻度）：如何在 0 和 1 的世界中測量數字信號電平，其中儀表上的最大信號強度 = 0。
- dBV（分貝伏特）：主要用於模擬設備或模擬模擬齒輪的數字軟件。 VU 表記錄平均音頻電平，與峰值表相反，後者僅顯示最響亮的瞬時峰值信號。 在模擬音頻的早期，與幾十年後生產的磁帶相比，磁帶無法記錄那麼多的音頻信號，因此根據所使用的磁帶記錄超過 0，最高 +3 或 +6 變得可以接受甚至更高。
了解音頻格式
什麼是音頻格式？
錄製音頻時，您需要決定如何存儲它。 這意味著選擇正確的音頻格式、位深度和採樣率。 這就像為照片選擇正確的相機設置。 您可以選擇 JPEG 質量（低、中、高）或在 RAW 文件中記錄最大數量的細節。
音頻格式類似於圖像格式 – .png、.tif、.jpg、.bmp、.svg – 但用於聲音。 音頻格式定義了用於表示音頻的數據量、是否壓縮以及使用的數據類型。
未壓縮的音頻
在音頻製作方面，您通常會希望堅持使用未壓縮的音頻。 這樣，您就可以控制音頻的分發方式。 即使您使用的是 Vimeo、YouTube 或 Spotify 等平台，您也需要先掌握未壓縮格式的音頻。
壓縮音頻
如果您正在處理音樂，如果音頻文件對於分發平台而言太大，您可能需要壓縮它。 例如，Distrokid 只接受最大 1GB 的文件。 因此，如果您的歌曲真的很長，則必須對其進行壓縮。
用於製作音樂的最常見文件格式是 WAV 和 FLAC。 FLAC 是一種無損壓縮格式，比 mp3 好。 Spotify 建議使用 AAC 格式。
導出音頻
當您將音頻作為視頻的一部分導出時，通常有幾個預設可供選擇（例如 YouTube、Vimeo、Mobile、Web、Apple Pro Res.）。 音頻將根據您的導出設置與視頻一起壓縮。
如果您有不符合預設的用例，您可以在線進行一些額外研究以找出最佳設置。
文件大小比較
以下是不同音頻格式的文件大小比較：
- WAV：大
- FLAC：中等
- MP3：小
所以你有它！ 現在您已經了解所有關於音頻格式的知識了。
什麼是位深度？
位深度是一個技術術語，用於描述聲音波形的動態分辨率。 它有點像用來表示整個音頻文件的小數位數，是決定聲音整體質量和解析力的關鍵因素。
位深度的基礎知識
位深度是關於用於表示可以記錄在數字媒體中的最響亮和最安靜信號的值的範圍。 以下是基礎知識的簡要概述：
- 位深度值表示聲音波形的動態分辨率。
- 位深度還定義了用於表示整個音頻文件的所有 0 和 1 的小數位數。
- 最常見的位深度標準是 16 位和 24 位。 使用的位數越多，聲音文件越大，質量或分辨率就越高。
- CD 音頻被定義為 16 位媒體，而 DVD 可以播放 16、20 或 24 位音頻。
位深度作為創意參數
位深度不僅僅是一個技術術語——它也可以用作創意參數。 例如，有一整套電子音樂流派稱為 Chiptune，它模擬音頻在具有 8 位處理器的前幾代計算機上播放時的聲音方式。
因此，如果您希望為您的聲音添加一點 lo-fi 風味，位深度絕對是需要考慮的因素。 請記住，使用的位數越多，聲音文件越大，質量或分辨率就越高。
結論
現在您已經了解了音頻信號的全部知識，它是聲音的一種表現形式，是電振動或機械振動形式的信號。 這就是我們聆聽音樂和錄製音樂的方式。 這就是我們如何與他人分享它以及我們如何在我們的設備上享受它。
所以，不要害怕開始使用它並享受一些樂趣！
我是 Joost Nusselder，Neaera 的創始人，也是一名內容營銷人員，父親，我熱愛以吉他為核心嘗試新設備，並與我的團隊一起，自 2020 年以來一直在撰寫深度博客文章幫助忠實的讀者獲得錄音和吉他技巧。
