Digitální audio

Od Audacity Manuální

Digitální vzorkování

Všechny zvuky, které slyšíme na vlastní uši, jsou tlakové vlny ve vzduchu. Počínaje Edisonova demonstrace Thomas prvního fonografu v roce 1877 to bylo možné zachytit tyto tlakové vlny na fyzickém nosiči, a pak reprodukují později regeneraci stejné tlakové vlny. Audio tlakové vlny, nebo křivky , vypadat nějak takto:

Analogové záznamové médium, jako jsou gramofonové desky a magnetofonové pásky představují tvar křivky přímo pomocí hloubku drážky pro záznam nebo částku magnetizace na pásku. Analogové nahrávání lze reprodukovat širokou škálu působivých a zvuků, ale také trpí problémy s hlukem. Pozoruhodně, pokaždé analogového záznamu je zkopírován, více hluku je zaveden, snižuje věrnost. Tento hluk může být minimalizován, ale ne zcela eliminovat.

Digitální nahrávání funguje jinak: to vzorků na průběh rovnoměrně rozmístěných-časových intervalech, což představuje každý vzorek jako přesný počet. Digitální nahrávky, ať už je uložena na kompaktním disku (CD), digitální audio pásky (DAT), nebo na osobním počítači, ne kazit se v průběhu času a lze je kopírovat dokonale, aniž by jakékoli další hluk. Následující obrázek ilustruje vzorku audio průběh:

Digitální audio lze editovat a smíšené aniž by zaváděl jakékoli další hluk. Navíc, digitální efekty mnoho být aplikován na digitalizované zvukové nahrávky, například pro simulaci dozvuku, zvýší určitých frekvencí, nebo změnit hřiště .

Audacity je schopnost přehrávat nebo nahrávat zvuk přímo z vašeho počítače závisí na vaší konkrétní hardware počítače. Většina stolních počítačů přicházejí s zvukovou kartu s 1 / 8 "konektory pro vás připojit mikrofon nebo jiný zdroj pro nahrávání, a reproduktory nebo sluchátka pro poslech. Mnoho notebooků má reproduktory a vestavěný mikrofon-in. zvukovou kartu, která přichází s většinou počítačů není nijak zvlášť kvalitní, viz Kvalita záznamu pro detaily, pokud máte zájem o high-kvalitní záznam viz. Informace o tom, jak nastavit Audacity pro nahrávání a přehrávání, Audacity nastavení a konfigurace .

Digitální audio kvality

Kvalita digitálního zvukového záznamu do značné míry závisí na dvou faktorech: vzorkovací frekvence a formát vzorků nebo bitovou hloubku. Zvýšení vzorkovací frekvence, nebo počet bitů v každém vzorku zvyšuje kvalitu záznamu, ale také zvyšuje množství prostoru používají zvukové soubory na počítači nebo na disku.

Vzorkovacích frekvencích

Samplovací frekvence se měří v hertz ( Hz ), nebo cyklů za sekundu. Tato hodnota představuje pouze počet zachycených vzorků za sekundu s cílem zastupovat průběh, tím více vzorků za sekundu, vyšší rozlišení, a tím přesnější je měření vlnové křivky. Lidské ucho je citlivý na zvuk vzorů s frekvencí mezi cca 20 Hz a 20,000 Hz. Zvuky mimo toto rozmezí, jsou v podstatě neslyšitelný, i když Rupert Neve má subjektivně prokázána existence pysychoacoustic věrnosti, který může být slyšen nad tímto má limit 20.000 kHz.

Zachycení zvuku na konkrétní frekvenci vyžaduje vzorkovací frekvencí alespoň dvakrát vyšší než frekvence (známý jako Nyquist frekvence). Proto je vzorkovací kmitočet 40000 Hz je absolutní minimum nutné k reprodukci zvuků v rozsahu lidského sluchu, i když vyšší sazby (tzv. přes odběru vzorků ), může zvýšit kvalitu ještě dále a vyhýbají se všem aliasing artefakty kolem Nyquist frekvencí. Vzorkovací kmitočet použitý audio CD je 44100 Hz. Lidská řeč je srozumitelná, i když 4000 Hz jsou odstraněny kmitočty nad, ve skutečnosti telefonů vysílat pouze frekvencí mezi 200 Hz a 4000 Hz. Proto společné vzorkovací frekvence pro zvuk nahrávky je 8000 Hz, který je někdy nazýván kvalitu hovoru . Všimněte si, že velmi strmé filtrování (tzv. anti-aliasing filtr) je vyžadován nad Nyquist frekvencí, aby se zákaz signál, nad tuto mezní bod před přehnout do zvukového spektra, které digitální konvertor, a vytvoření zkreslující artefakty aliasing hluku.

Nejběžnější vzorek sazby, měřené v kilohertz (kHz, nebo 1000 Hz), jsou 8 kHz, 16 kHz, 22,05 kHz, 22,25 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz a 192 kHz. Audacity podporuje některý z těchto vzorků sazeb, nicméně většina zvukové karty počítače je omezena na nejvýše 48 kHz nebo 96 kHz někdy. Opět platí, že nejčastější vzorkovací kmitočet zdaleka je 44,1 kHz (44100 Hz).

Na obrázku níže, levá polovina má nízkou vzorkovací frekvence, a pravá polovina má vysokou vzorkovací frekvence (např. vysoké rozlišení):

Formáty vzorků

Další opatření, kvality zvuku je vzorek formát (nebo bitová hloubka ), které se obvykle měří počtem počítačových bitů použitých pro vyjádření každého vzorku. Čím více bitů, které se používají, přesnější vyjádření každého vzorku. Zvýšení počtu bitů také zvyšuje maximální dynamický rozsah na záznam zvuku, jinými slovy, rozdíl v hlasitosti mezi nejhlasitější a nejměkčí možné zvuky, které mohou být zastoupeny.

Dynamický rozsah se měří v decibelech ( dB ). Lidské ucho může vnímat zvuky s dynamickým rozsahem alespoň 90 dB. Nicméně, pokud je to možné, že je dobrý nápad pro záznam digitálního zvuku s dynamickým rozsahem daleko větší než 90 dB, v části tak, že jsou příliš měkké zvuky mohou být zesíleny pro maximální věrnost. Všimněte si, že ačkoli signály zaznamenané na obecně nízká, mohou být zvýšeny (např. normalizovaný) využít k dispozici dynamický rozsah, záznam nízké úrovni signálu se nebude používat všechna dostupná bitové hloubky . Tato ztráta rozlišení nemůže být re-zajatý jednoduše tím, že normalizuje celkovou úroveň digitální průběhu.

Společné formáty vzorků a jejich dynamický rozsah zahrnuje:

• 8-bit celé číslo: 45 dB
• 16-bitové celé číslo: 90 dB
• 24-bitové celé číslo: 135 dB
• 32-bit s plovoucí řádovou čárkou: blízko-nekonečná dB

Jiné formáty vzorků, jako jsou přibližné ADPCM 16-bit se stlačeným 4-bitových vzorků. Audacity dokáže importovat mnoho z těchto formátů, ale oni jsou zřídka použité kvůli mnohem lepší, novější kompresní metody.

Audio CD a většina počítačových audio formátů použít 16-bitová celá čísla. Audacity používá 32-bit floating-point vzorky interně, av případě potřeby převádí vzorku bitovou hloubku při mixu se vyváží do finále. Audacity výchozí formát vzorků během nahrávání lze nastavit v Nastavení kvality nebo nastavit individuálně pro každou stopu v Sledovat Drop-down menu . Během přehrávání zvuku v jakékoli stopy, které mají odlišný formát vzorků z projektu bude převzorkovány o letu pomocí Real-time převod nastavení kvality Předvolby . High-kvalitní konverze nastavení se používá při zpracování, směšování nebo vývozu.

Na obrázku níže, levá polovina má vzorek formátu s několika kousky, a pravá polovina má vzorek formátu s více kousků. Pokud si myslíte, že vzorkovací frekvence jako vzdálenost mezi svislou mřížku, vzorek formát je vzdálenost mezi vodorovnou mřížku.

Velikost zvukových souborů

Zvukové soubory jsou velmi velké, pravděpodobně mnohem větší, než většina souborů, práce s (pokud pracujete s video soubory). Chcete-li určit velikost nekomprimovaného zvukového souboru, vynásobte vzorkovací frekvence (např. 44100 Hz) u vzorku formátu přenosovou rychlost (např. 16-bit) o počet kanálů (2 pro stereo) počtem sekund. Zcela plný 74-minutové stereo audio CD zabere více než 6 miliard bitů. Rozdělit o 8 dostat počet bytů, audio CD, je o něco méně než 800 megabajtů (MB). Viz komprimované audio, níže.

Výstřižek

Jedním z omezení digitálního zvuku je, že se nemůže zabývat akustického tlaku vlny, které překračují maximální přípustné limity, je navržen tak, aby řešení. Když je signál zaznamenán, který překračuje maximální limit, jsou vzorky mimo rozsah připnout k maximální hodnotu, jako je tento:

Zvuk nahraný s ořezovou bude znít zkreslený a krutý. Zatímco tam jsou některé techniky, které mohou eliminovat malé množství hluku kvůli oříznutí, je vždy lepší se vyhnout oříznutí při nahrávání. Změnit hlasitost na vstupu zdroje (mikrofon, kazetový přehrávač, gramofon) a nastavit Audacity vstup ovládání hlasitosti (v Mixer Toolbar ) takové, že průběh je co největší (pro maximální věrnost) bez oříznutí.

Komprimované Audio

Vzhledem k tomu, digitální audio soubory jsou tak velké, snížené sazby vzorku byly typicky použité kdykoli je to možné. V roce 1991, MP3 (MPEG I, vrstva 3) standardní všechno změnilo. MP3 je ztrátová komprese technika, která může výrazně snížit velikost souboru digitálního zvukového souboru s překvapivě malý vliv na kvalitu. Jedna sekunda CD-kvalitní zvuk zabírá 1,4 Mbit, zatímco společný datový tok u MP3 souborů je 128 kilobitů, což je kompresní faktor více než 10x! MP3 pracuje chytře "zahodili" Podrobnosti o průběhu zvuku, že lidé nejsou příliš citlivé na na základě psychoakustický model toho, jak naše uši a mozek procesu zvuky. Všechny MP3 soubory nejsou vytvořeny stejně, různé psychoacoustic modely povedou k různé výši vnímána zkreslení ve zvukovém souboru.

S dobrými řečníky, většina lidí slyší rozdíl mezi 128k MP3 a nekomprimovaný zvukový soubor z disku CD. 192k a 256k MP3 soubory jsou více populární mezi audiofily, kteří dávají přednost vyšší kvalitě.

Existuje mnoho dalších lossy komprimované audio formáty. Audacity plně podporuje Ogg Vorbis formátu, který je, podobně jako MP3, ale je zcela otevřený, patent-zdarma standard. Postupem času kvality Ogg Vorbis soubory má přijít překonat kvalitu MP3, a jeho formát je rozšiřitelný, takže další zlepšení je možné. Ogg Vorbis je skvělou volbou pro vaši vlastní zvuk, ale je skutečností, že mnoho dalších zařízení, jako jsou iPody a další přenosné audio přehrávače podporu MP3, ale ještě Ogg Vorbis.

Ostatní známý kompresní metody zahrnují ATRAC, použit společností Sony Minidisc rekordéry, Windows Media Audio (WMA), a AAC.