Что такое компьютерная техника и технология звукозаписи

Что такое компьютерная музыка?

Компьютерная музыка появилась относительно недавно, с тех пор, как появились сами компьютеры. И как термин она использовалась профессиональными специалистами для обозначения в области инженерных разработок, так или иначе связанных со звуком, цифровой обработкой звука, цифровым синтезатором звуков.

В настоящее время термин «Компьютерная музыка» используют все. Но в основном, это музыкальные слушатели и исполнители. Он применяется к клубной музыке, а также любой другой музыке, которая создана с применением музыкально-компьютерных технологий. Считается музыкой XXI века. Сейчас музыку на компьютере можно не только обрабатывать, но и создавать с нуля.

Программы-синтезаторы

Программы – синтезаторы незаменимы при создании компьютерной музыки. Одним из таких синтезаторов является Wavetable-синтезатор MIDI. Его представляет компания Roland. Содержит 902 звука и 26 наборов ударных, работает на любой операционной системе семейства Windows. Компания Yamaha тоже выпустила неплохой MIDI синтезатор. Он содержит в себе 676 инструментов и 21 набор ударных.

Очень полезной программой является Audio Phonics Guitar Tuner. Данная программа очень точно определяет гитарные ноты. С помощью EarMaster вы можете развить свой музыкальный слух. Transcribe! поможет вам в работе с подбором мелодии и в создании аккордов.

Как вы успели заметить, в основном, встречается MIDI-стандарт. А все потому, что только он предоставляет вам большие творческие возможности при работе с музыкой и звуком на компьютере. Неплохо было бы держать у себя и MIDI-клавиатуру. Ведь MIDI-мелодию ввести с микрофона или кассеты нельзя, это не цифровой звук. Хотя, большинство музыкальных синтезаторов, позволяют наиграть простенькую мелодию обычной компьютерной мышкой.

Настоящая компьютерная музыка создается с помощью большого количества MIDI дорожек. Каждая дорожка создается отдельно на таком вот специальном синтезаторе. Также и редактировать MIDI дорожки можно по отдельности.

Запись голоса через микрофон на компьютер

Часто компьютерная музыка требует записи голоса через микрофон на компьютер. И, естественно, придуманы для этой цели самые разные программы. Для подобной операции подойдет и обычная стандартная программа, которая так и называется «Звукозапись». Есть в любом современном компьютере.

Также можно установить на компьютер для записи голоса программу Sound Forge, это будет куда серьезнее. Ведь компьютерная музыка – не только мелодии, созданные с помощью компьютерных программ. Это могут быть и записанные с помощью вашего голоса песни.

Существуют разные звуковые форматы: цифровые и аналоговые. Один из самых известных цифровых форматов – MP3. Именно в нем лучше всего и работать при создании записи голоса. Обычный формат, в который сохраняется запись звука при использовании стандартной вкладки в пуске «звукозапись» не дотягивает до нужного качества.

Источник

LiveInternetLiveInternet

—Метки

—Рубрики

—Музыка

Холодный Ветер

—Подписка по e-mail

—Поиск по дневнику

—Постоянные читатели

—Статистика

Цифровая звукозапись. Общие принципы и немного истории.

Честно говоря, не взялся бы я никогда описывать общие принципы цифровой звукозаписи, если бы не одна особа, которой потребовался реферат на эту тему для родного ВУЗа. Именно из-за этого я писал возможно более понятным языком. Отсюда выброшены все формулы, практически все запутанные термины, объяснение которых приводится в 20 листах. Оставлено только то основное, что необходимо будет знать тем, кто вдруг встанет перед вопросами «А что?», «А как?». Приведены так называемые «идеальные» условия, которые есть только в профессиональной студии. Возможно, позже я займусь и сделаю целый набор статей на эту тему, распишу все нюансы. Пока же, уважаемые читатели, прошу довольствоваться кратким повествованием.

Прежде чем приступить к рассмотрению вопроса, обратимся в историю звукозаписи.

Технология цифровой звукозаписи.

Предположим, что есть человек (музыкальная группа, оркестр), желающий записать свою речь (песню, симфонию в своем исполнении) в «цифру». Сразу подразумевается, что человек хотя бы приблизительно представляет себе, о чем он будет говорить, группа хотя бы три-четыре раза подряд сыграла свою песню без ошибок, оркестр долго и нудно репетировал. И причем все эти люди точно представляют, что хотят слышать в результате. Дело совсем не в ограниченности ресурсов – цифровая звукозапись не представляет собой больших трат, за исключением, разве что, электроэнергии и голосовых связок (гитарных струн, тростей для кларнета или саксофона), однако чем дольше идет работа, тем больше различаются результаты с тем, что было запланировано. В среднем работа над одной записью голоса без фона в готовом виде идет 2-3 часа, песни – неделю, симфонии (если каждый инструмент записывается отдельно) – около полутора месяцев. Хотя история знает исключения в виде группы «Beatles», записавшей свой первый альбом из 14 песен за день. Сегодня «мастера» мировой эстрады пишут свои альбомы иной раз по 3-4 года, предпочитая выбирать отдельную студию для записи голоса, отдельную – для записи ударных и т.д. и т.п. Все зависит уже только от стремления, упорства и финансовых вопросов.

Сам процесс цифровой звукозаписи можно разделить на несколько ступеней.

Запись
Обработка
Сведение
Мастеринг
Ступень первая – запись.

Технические подробности преобразования аналогового звука в цифровой.
Линейный вход в данном случае можно назвать своеобразной «границей» между аналоговым и цифровым сигналом. Далее звук поступает в АЦП – аналогово-цифровой преобразователь. Поскольку в данном случае именно он – сердце всего процесса, остановимся на нем поподробней.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (DAC) (цифро-аналогового преобразователя).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код.
Аналого-цифровое преобразование электрических сигналов подобно взвешиванию груза на рычажных весах. Итальянский математик Фибоначчи (1170—(1228—1250)) сформулировал задачу, которая стала известна под названием «задача о гирях». Решив эту задачу, Фибоначчи пришёл к выводу, что наименьшее число гирь получается при выборе весов гирь в позиционной симметричной троичной системе счисления. Из этого следует, что наиболее оптимальными аналого-цифровыми преобразователями являются аналого-цифровые преобразователи, работающие в позиционной симметричной троичной системе счисления. Из этого следует также вывод, что «электронное взвешивание» намного отстаёт от механического взвешивания, в котором к позиционной симметричной троичной системе счисления пришли ещё в XII веке. Математика «электронного взвешивания» находится ниже уровня математики механического взвешивания XII века. Следует также отметить, что Фибоначчи в своей задаче не учитывал число взвешиваний. При учёте числа взвешиваний (числа итераций при «электронном взвешивании») оказывается, что наименьшее число взвешиваний (итераций) также происходит при выборе позиционной симметричной троичной системы счисления.
Конечно, это далеко неполная информация, однако дальнейшие разъяснения потребуют немалых знаний в области физики, высшей математики, информатики, и только отдалят нас от описания общих принципов работы. Поэтому для краткости сообщим, что у АЦП есть еще разрешение, что АЦП делятся на линейный и нелинейный типы преобразования, и т.д.
Нас заинтересуют частота дискретизации, глубина дискретизации и, раз уж мы говорим о звукозаписи в целом, немного постороннее понятие битрейта.
Так как мы преобразовываем аналоговый сигнал в цифровой не полностью, то есть теряем качество, нам необходимо понять, почему же они практически не различаются в конечном счете – то есть то, что мы слышим в реальности, и что потом слышим в цифровой аудиозаписи.
Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частоты дискретизации АЦП.
Непрерывно меняющийся сигнал с ограниченной спектральной полосой подвергается оцифровке (то есть значения сигнала измеряются через интервал времени T — период дискретизации), и исходный сигнал может быть точно восстановлен из дискретных во времени значений путём интерполяции. Точность восстановления ограничена ошибкой квантования. В соответствии с теоремой Котельникова-Шеннона точное восстановление возможно, только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала.
Поскольку реальные АЦП не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным, по крайней мере, от начала до конца процесса преобразования (этот интервал времени называют время преобразования). Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП — устройства выборки-хранения — УВХ. УВХ, как правило, хранит входное напряжение в конденсаторе, который соединён со входом через аналоговый ключ: при замыкании ключа происходит выборка входного сигнала (конденсатор заряжается до входного напряжения), при размыкании — хранение. Многие АЦП, выполненные в виде интегральных микросхем, содержат встроенное УВХ.
Глубина дискретизации (уровень квантования при оцифровке сигнала) измеряется в битах и обозначает количество бит, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому. Сегодня качественная студия работает уже с точностью в 32 бита, хотя многие все еще сидят на более привычных 24 битах.

Немного уйдем в сторону
Расскажу о том, что же такое «битрейт», и для чего он нам нужен.
Наш частный случай — битрейт сжатого звука.
В форматах потокового аудио (например, MP3), использующих сжатие c потерей качества, параметр «битрейт» выражает степень сжатия потока и, тем самым, определяет размер канала, для которого сжат поток данных. Чаще всего битрейт звука измеряют в килобитах в секунду (англ. kilobit per second, kbps). Например, современное значение, с которым в основном принимаю песню на радио, равняется 192 кбит/с, наилучшее достигаемое среднее качество файла в формате MP3 равно 320 кбит/с.

Итак, АЦП выполнил необходимую нам работу – преобразовал аналоговый сигнал, полученный с микрофона, в оцифрованный, полностью записанный языком единичек и нулей – бинарным кодом. Современный нам аппарат поддерживает частоту дискретизации, равную 192 кГЦ, чего с избытком хватит на все нужды, так как, выражаясь простым языком – это в несколько раз больше, чем необходимо, чтобы передать весь аналоговый сигнал в наилучшем доступном качестве.
Далее мы будем работать с частотой дискретизации, равной всего-навсего 48 кГЦ, так как именно она будет необходима, чтобы мы слышали звук, выходящий из нашего компьютера уже при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя).
Сразу надо оговориться, что в случае с аппаратурой вроде музыкального центра, в который мы вставим потом наш диск с уже готовой аудиозаписью, частота дискретизации будет равняться всего лишь 44,1 кГЦ.
Теперь вспомним о нашем вокалисте. Почему мы записываем его последним?
Все дело в том, что если, к примеру, звучание ударных мы можем отрегулировать путем перемещения микрофонов по студийной комнате, звучание гитар – путем изменения сигнала, полученного со звукоснимателя или микрофона (в случае, если гитара акустическая) или «примочек», то вокалист – это, прежде всего, человек, и его голосовые связки невозможно истязать подобно звукоснимателям или комбо-усилителям.
Отсюда следует, что вокал мы изменяем путем реальных советов вокалисту о том, где подтянуть, где тише, где громче. Однако даже после этого мы все равно навряд ли с первого раза останемся довольны качеством записи голоса. Не зря, как уже упоминалось, для записи вокала иной раз выбираются отдельные студии.
До этой минуты мы производили непосредственную звукозапись. Теперь обратимся к обработке.

Обработка.
При помощи современных программных достижений в области редактирования звука с полученным сигналом можно творить просто-таки чудеса. Можно заставить звучать нашу ударную партию в несколько десятков раз быстрее, можно замедлить ее до неузнаваемости.
Можно изменить тембр звучания гитары, можно наложить эхо, колоссальную реверберацию, при которой создастся ощущение присутствия на огромном стадионе или наоборот – полностью избавиться от нее, получив эффект присутствия в непосредственной близости с гитаристом. Программное обеспечение для этих целей сегодня разрабатывается по всему земному шару.
Для простоты скажем, что обработка полученных нами звуков не займет много времени, если только наша музыкальная группа не захочет наложить каких-нибудь дополнительных эффектов на записанные нами файлы. Не следует забывать, что удачно записанных вариантов всегда несколько – все они могут по-разному звучать, однако возможность выбора должна оставаться вплоть до финального прослушивания готового произведения.
Вокал, как правило, чистится от «плевков», «пиков» и других звуков, которые нежелательно пропускать в запись. Звуки вдохов перед звучащей фразой очень часто не убираются для эстетики и красоты звучания. Здесь можно сказать огромное «спасибо» именно цифровой звукозаписи, поскольку она предоставляет нам сделать это возможным двумя щелчками мышки, в то время как аналоговая запись требовала куда больших трудов в этом плане.
Музыкальные инструменты в записанном виде очищаются от ненужных щелчков, возможного фона, идущего белым шумом, неслышимого до последнего момента – своего рода подводных камней. Существует несколько видов анализа записанных звуковых файлов специально для этих целей. Визуально они отображаются по-разному, хотя и обрабатывают один и тот же звуковой файл.

Послесловие.
Говоря начистоту, немногие имеют возможность вот так взять и прийти в студию звукозаписи. Проблема заключается не только в том, что не в каждом городе и, тем более, селе, есть такая студия, но и в том, что сегодня стоимость работы одного часа в студии составляет от 12 долларов США и выше. А талантливые люди, по странному стечению обстоятельств, зачастую не имеют нормальных источников дохода, чтобы позволить себе такого рода удовольствие.
Некоторых спасает вовремя попавшийся продюсер с хорошим капиталом или спонсором.
Некоторые находят выход в домашней звукозаписи. Принципы остаются все те же, просто аппаратура куда менее профессиональная, и всевозможная роскошь вроде экранированных шнуров или заизолированного помещения просто не имеет места. Тем удивительней, что слушать такие записи иногда приятней, нежели то, что подчас доносится с радио или телевидения.
Некоторые так и не смогут записать свои произведения.
Просто в любом случае целеустремленность, способность и талант к чему-либо важнее и основательней, чем просто большая куча денег. Однако этот вопрос стоит оставить уже философии.

Список использованной литературы и источников:

Источник

Цифровая звукозапись

Цифрово́й звук — кодирование аналогового звукового сигнала в виде битовой последовательности. Простейшая форма кодирования аналогового звукового сигнала состоит в представлении последовательности уровней электрических звуковых колебаний в определенные промежутки времени с применением импульсно-кодовой модуляции. Также издавна известна сигма-дельта-модуляция. Современные системы кодирования в цифровой звук используют более сложные подходы, некоторые из которых, но не все, основаны на изначальном незначительном искажении, обычно невоспринимаемом человеческим ухом. Кроме описания звуковых колебаний в цифровом виде, применяется также создание специальных команд для автоматического воспроизведения на различных электронных музыкальных инструментах, ярчайшим примером такой технологии является MIDI.

Преимущества битового кода используются при передаче кодированного сигнала на расстояние, криптовании сигнала, цифровой подписи сигнала, восстановлении потерь, вызванной помехами при передаче, а также в прочих приложениях.

Цифровая звукозапись — технология преобразования аналогового звука в цифровой с целью сохранения его на физическом носителе для возможности последующего воспроизведения записанного сигнала.

Для воспроизведения цифрового звука применяют специальное оборудование, например музыкальные центры, цифровые плееры, компьютеры с звуковой картой и установленным программным обеспечением аудиоплеером или медиаплеером.

Содержание

История

Принцип цифровой звукозаписи методом периодической дискретизации и квантования сигнала

Принцип цифрового представления колебаний звукозаписи достаточно прост:

Принцип действия АЦП тоже достаточно прост: аналоговый сигнал, полученный от микрофонов и электро-музыкальных инструментов, преобразовывается в цифровой. Это преобразование включает в себя следующие операции:

Делается это следующим образом: непрерывный аналоговый сигнал «режется» на участки, с частотой дискретизации, получается цифровой дискретный сигнал, который проходит процесс квантования с определенной разрядностью, а затем кодируется, то есть заменяется последовательностью кодовых символов. Для качественной записи звука в полосе частот 20-20 000 Гц применяется минимальная стандартная частота дискретизации от 44,1 кГц и выше (в настоящее время появились АЦП и ЦАП c частотой дискретизации 192,3 и даже 384,6 кГц). Для получения довольно качественной записи достаточно разрядности 16 бит, однако для расширения динамического диапазона и повышения качества звукозаписи используется разрядность 24 (реже 32) бита.

Помехоустойчивое и канальное кодирование

Помехоустойчивое кодирование позволяет при воспроизведении сигнала выявить и устранить (или снизить частоту их появления) ошибки чтения с носителя. Для этого при записи к сигналу полученному на выходе АЦП добавляется искусственная избыточность (контрольный бит), которая впоследствии помогает восстановить поврежденный отсчет. В устройствах записи звука обычно используется комбинация из двух или трех помехоустойчивых кодов. Для лучшей защиты от пакетных ошибок также применяется перемежние.

Канальное кодирование служит для согласования цифровых сигналов с параметрами канала передачи (записи/воспроизведения). К полезному сигналу добавляются вспомогательные данные, которые облегчают последующее декодирование. Это могут быть сигналы временного кода, служебные сигналы, сигналы синхронизации.

В устройствах воспроизведения цифровых сигналов канальный декодер выделяет из общего потока данных тактовые сигналы и преобразует поступивший канальный сигнал в цифровой поток данных. После коррекции ошибок сигнал поступает в ЦАП.

Принцип действия ЦАП

Цифровой сигнал, полученный с декодера, преобразовывается в аналоговый. Это преобразование происходит следующим образом:

Методы цифровой звукозаписи

По принципу записи выделяют следующие методы:

На цифровых носителях и в персональных компьютерах для хранения звука (музыки, голоса и т. п.) применяются различные форматы, позволяющие выбрать приемлемое соотношение сжатия, качества звука и объёма данных.

Популярные форматы файлов для персональных компьютеров и соответствующих устройств:

Параметры, влияющие на качество цифровой звукозаписи

Основными параметрами, влияющими на качество цифровой звукозаписи, являются:

Также немаловажными остаются параметры аналогового тракта цифровых устройств звукозаписи и звуковоспроизведения:

Техника цифровой звукозаписи

Запись цифрового звука в настоящее время осуществляется на студиях звукозаписи, под управлением персональных компьютеров и другой дорогостоящей и качественной аппаратуры. Также довольно широко развито понятие «домашней студии», в которой применяется профессиональное и полупрофессиональное звукозаписывающее оборудование, позволяющее создавать качественные записи в домашних условиях.

Применяются звуковые карты в составе компьютеров, которые производят обработку в своих АЦП и ЦАП — чаще всего в 24 битах и 96 кГц, дальнейшее повышение битности и частоты дискретизации, практически не увеличивает качества записи.

Некоторые простые программы, позволяют осуществлять только конвертацию форматов и кодеков.

Некоторые виды цифрового звука в сравнении

12:1 с потерями

3:1 с потерями

11:1 с потерями

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Аудионосители и виды записи звука
Аналоговые	Валик фонографа (1877) • Грампластинка (1894) • Проволока телеграфона (1898) • Магнитофонная катушка (1940-е) • SoundScriber (1945) • Gray Audograph (1945) • Dictabelt (1947) • Долгоиграющая пластинка (1948) • RCA картридж (1958) • Fidelipac (1959) • Stereo-Pak (1962) • Компакт-кассета (1963) и cassette single (1982) • Stereo 8 (1964) • DC International (1965) • PlayTape (1966) • Миникассета (1967) • Микрокассета (1969) • Steno-Cassette (1971) • Elcaset (1976) • Пикокассета (1985)
Цифровые	Цифровые аудиоформаты• Soundstream (1976) • X80/ProDigi (1980) • DASH (1982) • Звуковой компакт-диск (1982) • Digital Audio Tape (1987) • ADAT (1991) • MiniDisc (1991) • Digital Compact Cassette (1992) • NT (1992) • Extended Resolution Compact Disc (1995) • High Definition Compatible Digital (1995) • 5.1 Music Disc (1997) • Super Audio CD (1999) • DVD-Audio (2000) • Hi-MD (2004) • K2 High Definition (2007) • SlotMusic (2008) • Super High Material CD (2008)

Полезное

Смотреть что такое «Цифровая звукозапись» в других словарях:

Звукозапись — Не следует путать с Звукопись. Звукозапись процесс сохранения колебаний в диапазоне 20 20 000 Гц (музыки, речи или иных звуков) на каком либо носителе (грампластинки, магнитная лента, компакт диск и т. д.) с помощью специальных приборов (микрофон … Википедия

ЦЗЗ — цифровая звукозапись … Словарь сокращений русского языка

История звукозаписи — Методы и носители для звукозаписи менялись и подверглись значительным изменениям с момента записи первых звуков (для последующего их воспроизведения) до настоящего времени. Содержание 1 Механические музыкальные инструменты 2 … Википедия

Микшерный пульт — Yamaha 2403 Микшерный пульт («микш … Википедия

ЗВУКА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ЗАПИСЬ — воспроизведение натуральных звучаний электромеханическими средствами и сохранение их в форме, позволяющей восстанавливать их с максимальной верностью оригиналу. Более подробная информация о физических принципах, лежащих в основе затрагиваемых… … Энциклопедия Кольера

ADAT — Alesis ADAT XT самый распространенный в 1990 е годы цифровой многодорожечный магнитофон ADAT (англ. Alesis Digital Audio Tape цифровая аудиолента фирмы Alesis) пакет стандартов … Википедия

Digital Audio Tape — У этого термина существуют и другие значения, см. DAT. DAT … Википедия

Сигма-дельта-модуляция — Технологии модуляции п·Аналоговая модуляция AM · SSB · ЧМ(FM) · ЛЧМ · ФМ(PM) · СКМ Цифровая модуляция АМн&#1 … Википедия

Звуковой компакт-диск — Это статья об одной из разновидностей оптических дисков. О других реализациях см.: Компакт диск. Звуковой компакт диск … Википедия

Цифровые аудиоформаты — Цифровой аудиоформат формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях информации, так называемых звуковых… … Википедия

Источник