صدا چه ماهیتی دارد؟
( صدا چه ماهیتی دارد؟ ) صدا شکلی از انرژی مکانیکی است که از طریق یک واسطه در قالب ارتعاش انتقال مییابد. این واسطه معمولا هوا است، هر چند صدا میتواند از طریق مواد جامد و مایع نیز منتقل شود. صدای دست زدن در اثر فشردن و جابه جا شدن ناگهانی مولکولهای هوا تولید میشود. به هم ریختگی به مولکولهای مجاور انتقال مییابد و از طریق فضا به صورت موج پراکنده میشود. وقتی این ارتعاشها حرکتهایی در نقاط مختلف گوش ما به وجود میآورند، صدای دست زدن را میشنویم.
امواج صدا اغلب با آب لرزهایی مقایسه میشوند که در اثر پرتاب سنگی در یک دریاچه پدید میآیند سنگ آب را جابه جا میکند و در نتیجه نقاط بالا یا قلههای موج و نقاط پایین یا فرورفتگیها را تولید میکند. ما جابه جایی این قلهها و فرورفتگیها را در قالب الگوهای موجی در حرکت به سمت بیرون، از نقطه برخورد سنگ، میبینیم. در دست زدن نیز وقتی فشار پایین هوا جای فشار بالا را میگیرد، قلهها و فرورفتگیهایی تولید میشوند. این تغییرات در فشار هوا الگوهای امواجی را تولید میکنند و در همه جهتها از منبع صدا توسعه مییابند.
سادهترین الگوهای موجی صدا به نواهای خالص تعلق دارند. یک نوای خالص (مانند تی که دیاپازون تولید میکند) میتواند به عنوان موجی ساده تلقی شود که همواره انتقالی آرام از فشار کم به زیاد را تکرار میکند. چنین موجهای “تناوبی” سینوسی یا موجهای سینوسی نامیده میشوند. یک موج سینوسی را میتوان از طریق طرحی ساده تجسم کرد که در آن خطهای افقی یا محورها، نشان دهنده گذشت زمان و خطهای عمودی یا محور yها، نشان دهنده تغییر در فشار هوا هستند.
یک موج سینوسی سه ویژگی اساسی صدا را در بر میگیرد. دامنه، فرکانس و مدت زمان. دامنه فشارسنج صدا یا مقدار سنج انرژیی است که با صدا ارتباط دارد و با محور عمودی یا لاهای موج سینوسی نشان کلی، صداهای پردامنهتر به عنوان بلندتر تجربه میشوند. محدوده شنوایی انسان تقریبا ۳ تا ۱۴۰ دسی بل است. افزایش هر ۱۰ دسیبل میزان صدای دریافتی را کم و بیش دو برابر میکند.
فرکانس تعداد تکرار یک موج در یک فاصله زمانی معین است که روی محور افقی به شکل فاصلهای بین دو قله یا فرورفتگی موج نمایش داده میشود. فرکانس بر حسب هرتز یا Hz اندازهگیری میشود. هرتز تکراری از یک شکل موج در یک ثانیه از زمان است. فرکانس به شکل زیر و بمی درک میشود. فرکانسهای بالا صداهای زیر و فرکانسهای پایین صداهای بم تولید میکنند. زیر و بمی دریافت روانی فرکانس صداست انسانها میتوانند محدوده فرکانس ۲۰ هرتز تا ۲۰۰۰۰۰ هرتز (یا ۲۰ کیلوهرتز) را درک کنند، گرچه بیشتر بزرگسالان فرکانس بالای ۱۶ کیلوهرتز را نمیتوانند بشنوند و مدت زمان، طول مدتی است که صدا دوام میآورد. طول کلی محور افقی نشان دهنده مدت زمان است.
بیشتر امواج صوتی بسیار پیچیدهتر از موجهای ساده نوای خالص هستند. برای مثال وقتی آلات موسیقی مختلف یک نت را مینوازند، الگوهای موجی مختلفی تولید میکنند. به همین علت است که میتوانیم تفاوت بین پیانو و ترومپت را دریابیم. صدای یک ارکستر سمفونی کامل ترکیب بسیار پیچیدهای از موجهای گوناگون است.
با این وجود، موجهای سینوسی در تئوری آکوستیک و باز تولید صدا محوریت دارند. علت آن است که هر صدایی (نجوا کردن، نعره شیر، یک سمفونی، غرش رعد) میتواند در قالب ترکیبی از موجهای سینوسی با فرکانس های مشخص تکثیر شود.
باز تولید سنتی صدا
موجهای صدا، پدیده هایی همواره متغیر یا آنالوگ هستند. رویکردهای سنتی ضبط و باز تولید صدا نیز آنالوگ بودند. موجهای صدا دیافراگم میکروفونهای اولیه را میلرزاندند و لرزه نیز به نوبه خود سبب میشد تا یک سوزن، الگویی پیوسته روی ورق حلبی یا استوانهای مومی به وجود آورد. برای باز تولید صدا ، این فرایند وارونه شد. استوانه در حالی که میچرخید با سوزن در تماس بود. حرکات سوزن، برای ارتعاش استوانه بلندگو، به صورت الکتریکی تقویت میشدند. این بلندگو در فشار هوا تغییر به وجود آورده و صدا تولید میکرد. در پکیج جامع دیجیتال مارکتینگ تخصصی نوکارتو میتوانید پیرامون موضوع بازاریابی عناصر چند رسانه ای، اطلاعات جامعی را بهدست بیاورید.
با گذشت زمان، سیستم های صوتی آنالوگ بسیار پیچیده شدند. تکامل فنی ضبط و باز تولید صدا، کیفیت بسیار بالا یا های فای صدا را امکانپذیر ساخته دستگاه های های فای مانند آمپلیفایر و سیستم های بلندگو در چند رسانه ای مدرن هنوز از اهمیت زیادی برخوردار هستند. هم اکنون از این دستگاه های آنالوگ، در خروجی نهایی صدای دیجیتال استفاده میشود.
صدای دیجیتال
ترفندهای دیجیتال، صدا را در کسوت عناصر اطلاعاتی گسسته (یا ناپیوسته) عرضه میدارند. دو نوع عمده صدای دیجیتال وجود دارند. نمونه برداری شده و شبیه سازی شده صدای نمونه برداری شده ضبطی دیجیتال از امواج صوتی آنالوگی است که پیشاپیش وجود داشتهاند. فایل صوتی نمونه برداری شده حاوی چندین هزار متغیر عددی است که هر یک از آنها ضبطی از دامنه موج صدا در یک لحظه خاص (نمونه برداری از صدا) هستند.
صدای شبیه سازی شده صدای تازهای است که کامپیوتر تولید کرده (شبیه سازی کرده) یا گرد هم آورده است. فایل صوتی شبیه سازی شده حاوی راهکارهایی است که کامپیوتر از آنها برای تولید صدای خاص خود بهره میبرد.
تولید کنندگان چند رسانه ای معمولا از نمونه برداری برای ضبط و ویرایش صدا های طبیعی از قبیل سخنرانی، اجرای برنامه های موسیقایی و داستانی، آواز خواندن پرندگان، پرتاب راکت و غیره استفاده میکنند صدای شبیه سازی شده به طور کلی برای خلق تصنیفهای موسیقایی یا تولید جلوههای صوتی نوآورانه به کار میرود.
صدای نمونه برداری شده
در نمونه برداری دیجیتال، صدا از طریق ضبط بسیاری از اندازهگیریهای جداگانه دامنه یک موج، با استفاده از ADC یا مبدل آنالوگ به دیجیتال تهیه میشود. یک دستگاه آنالوگ، مانند میکروفن یا آمپلیفایر در یک سیستم بلندگو، الگوی ولتاژی پیوسته متغیری برای مطابقت با موج صوتی اصلی تولید میکند. ADC در هر ثانیه هزاران بار این ولتاژها را نمونه برداری مینماید. نمونهها در قالب عددهای دیجیتالی ضبط میشوند. سپس این مقادیر دیجیتالی، برای باز تولید صدای اصلی از طریق تبدیل اطلاعات دیجیتال به آنالوگ با استفاده از DAC یا مبدل دیجیتال به آنالوگ به کار گرفته میشوند. DAC از مقادیر دامنه برای تولید ولتاژهای متناظری بهره میگیرد که بلندگوها را برای باز تولید صدا تغذیه میکنند.
نمونه برداری دیجیتال، موج جدیدی را که از تعداد ثابتی از نمونههای گسسته پدید آمدهاند، جایگزین موج پیوسته صدای اصلی میکند. از آنجایی که یک موج پیوسته بینهایت بخشپذیر است و نمونه برداری همیشه تعدادی متناهی از مقدارها را پدید میآورد، بخشی از اطلاعات همیشه در نمونه برداری از دست میرود. کیفیت صدای نمونه برداری شده به دو عامل بستگی دارد که مستقیما به این فرایند نمونه برداری مربوط میشوند. درجه وضوح نمونه و نرخ نمونه درجه وضوح نمونه هرگونه اندازهگیری دامنهای که ADC آن را انجام داده باشد با استفاده از تعداد ثابتی بیت ضبط شده است. تعداد بیتهای مورد استفاده برای رمزگذاری دامنه درجه وضوح نمونه نامیده میشود. دو درجه وضوح نمونه رایج ۸ بیتی و ۱۶ بیتی هستند، هر چند از درجه وضوح بالاتری، مانند ۲۴ بیتی استاندارد DVD نیز استفاده میشود.
هشت بیت میتواند ۲۵۶ سطح مختلف از دامنه را ضبط کند که برای ثبت صداهای متنوع در گستره محدودی از دسی بل کافی است مانند صداهایی که بین زمزمه و فریاد انسان واقع میشوند. برای باز تولید دقیق صداهایی با دامنه وسیعتر، مانند اجراهای موسیقایی، به درجه وضوح نمونه بالاتری نیاز است. کیفیت صدای CD از درجه وضوح نمونه ۱۶ بیتی استفاده میکند. از این طریق میتوان بیش از ۶۵۰۰۰ سطح دامنه متفاوت را به طور جداگانه ارائه داد. درجه وضوح نمونه ناکافی میتواند صدا را به دو گونه مختلف مخدوش سازد، کمی سازی و برش زنی.
کمی سازی: همانطور که درجه وضوح پایین رنگ میتواند به ارائه نقش بیتی یک عکس خدشه وارد آورد، درجه وضوح پایین نمونه نیز میتواند ضبط صدا را مخدوش کند. هر یک از نمونههای دامنه باید یکی از اعداد مورد استفاده درون کد را به خود اختصاص دهد. اگر تعداد مقادیر متمایز خیلی کم باشد، به دامنههای ادراکی مختلف، عددی یکسان اختصاص داده خواهد شد. گرد کردن نمونه به نزدیکترین مقدار موجود کمی سازی نامیده میشود. در مورد صدا، کمی سازی بیش از حد ممکن است هیس پس زمینه یا صدای خش خش دار تولید کند. راه حل این مشکل، ضبط با درجه وضوح نمونه بالاتر (برای مثال، با استفاده از ۱۶ بیت به جای ۸ بیت) است. خدمات تخصصی اینستاگرام اعتبار و تداوم کسب و کارتان را تضمین میکند.
برش زنی شکل دیگری از اعوجاج در دامنه موج برش زنی است. تجهیزات نمونه برداری صدا برای یک محدوده دسی بل مشخص طراحی شدهاند. اگر صدای منبع از این محدوده بالاتر برود، (برای مثال، وقتی فردی در میکروفون نزدیک به دهان خود فریاد بکشد)، دامنه بالاتر را نمیتوان رمزگذاری کرد، چرا که مقدار عددی برای نشان دادن آن در دست نیست. شکل موج صدای برش زنی شده، قلهها و فرورفتگی های موج را علامتدار نشان میدهد که در واقع این علامتها بالاترین نقطهای را علامتگذاری میکنند که در آن دیگر دامنهای نمیتواند ثبت شود. برش زنی میتواند صدایی خشن و مخدوش تولید کند.
موجهای برش خورده دارای قلهها و برش زنی هنگامی روی میدهد که دامنه موجهای فرورفتگیهای مربع و صدایی خشن هستند برش خورده از مقادیر نمونه موجود فراتر برود.
برش زنی
راه حل مشکل برش زنی پایینتر آوردن دامنه صدای منبع است تا بتوان ضبط را در محدوده مدارات ADC انجام داد. تجهیزات ضبط معمولا نوعی معیار، مانند سوزن نوسانگر، میلههای رنگی و یا چراغ در خود دارند و برای نشان دادن سطح امکان ورودی و هشدار به کاربران در زمانی به کار میروند که از سطح توان دامنه تجاوز شده باشد. جمله “آزمایش میکنیم، یک، دو، سه” معروف اغلب برای یافتن و برقرار کردن فاصله و سطح گفتار مناسب به هنگام ضبط با میکروفون به کار گرفته میشود.
برش زنی همچنین میتواند در حین میکس کردن تراکهای صوتی مختلف روی دهد. میکس کردن فرایند ترکیب دو یا چند صدای انتخابی با تراک، به یک تراک واحد است. برای مثال، یک موسیقی پس زمینه را میتوان با صدای دکلمه یک شعر میکس کرد. ترکیب این دو یا چند تراک میتواند دامنهای پدید آورد که از محدوده موجود تجاوز کند. تنظیم میزان صدای هر تراک میتواند این مشکل را از بین ببرد. راه حل دیگر به کارگیری درجه وضوح بالاتر نمونه (برای مثال، ۲۴ بیتی) برای ارائه محدوده وسیعتری از مقادیر دامنه است. با استفاده از خدمات دیجیتال مارکتینگ شرکت نوکارتو میتوانید به کسب و کار خود رونق بخشید.
نرخ نمونه: تعداد نمونههایی است که در فاصله ثابتی از زمان برداشته میشوند. همانطور که در بالا اشاره شد، نرخ یک نمونه در هر ثانیه با معیار یک هرتز تعیین میشود. از آنجایی که نمونه های صدا همیشه هزاران بار در هر ثانیه برداشته میشوند، نرخ نمونه معمولا هزار هرتز یا یک کیلوهرتز (کیلوهرتز) اعلام میشود.
نرخ نمونه، با تعیین کردن محدوده فرکانسهایی که میتوان در یک ضبط دیجیتال به نمایش گذاشت، بر کیفیت صدا اثر میگذارد. دست کم دو نوع اندازهگیری برای ضبط هر چرخه موجی صدا نیاز است (یکی برای مقادیر بالا یا قله و یکی برای مقادیر پایین یا فرورفتگی). در نتیجه بالاترین فرکانسی که میتوان ثبت کرد نصف نرخ نمونه است. کیفیت صدای CD44 , 100 نمونه (نرخ نمونه ۴۴/۱ کیلوهرتز) در ثانیه ضبط میکند و میتواند حداکثر فرکانس ۲۲۰۵۰ هرتز یا ۵۰/۲۲ کیلوهرتز را ارائه کند. از آنجایی که این مقدار از گستره شنوایی انسان بالاتر است، نرخ نمونه برداری CD عموما برای ضبط صدای های فای کافی است.
صداهایی را که فرکانسهای بالا ندارند، میتوان با به کارگیری نرخ های نمونه پایینتر، به طرز رضایت بخشتری ارائه داد، چرا که این کار در مجموع باعث تولید اندازه فایل کوچکتری میشود. البته یکی از مشکلات بالقوه شرح نمونه پایینتر، ناهمواری است. شما میتوانید با استفاده از پکیج جامع بازاریابی و تبلیغات تخصصی اینستاگرام باعث پیشرفت کسب و کار خود شوید.
برای مطالعه مقاله های دیگر در زمینههای مختلف فناوری اطلاعات و ارتباطات اینجا کلیک کنید.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.