Запись и обработка звука на компьютере
💻 Информатика · 6 класс
Как компьютер записывает звук с микрофона и какие операции выполняет звуковой редактор.
Как компьютер записывает звук
Звук — это колебания воздуха, которые наше ухо воспринимает как речь, музыку или шум. Микрофон превращает эти колебания в непрерывный электрический сигнал, который меняется так же, как меняется звук. Но компьютер умеет хранить только числа, поэтому непрерывный сигнал ему нужно превратить в набор чисел.
Для этого компьютер измеряет уровень сигнала много раз в секунду и записывает каждое измерение числом. Такое превращение непрерывного сигнала в набор чисел называют оцифровкой . Частота измерений ограничивает диапазон представимых частот. Для несжатой записи при одинаковой длительности, числе каналов и разрядности повышение частоты увеличивает объём данных; качество также зависит от остальных этапов записи. Число измерений за одну секунду называют частотой дискретизации .
Что умеет звуковой редактор
Звуковой редактор — это программа для записи и изменения звука. Она показывает запись в виде дорожки и позволяет выполнять над ней разные операции.
- записать звук с микрофона;
- вырезать лишний фрагмент в начале, конце или середине;
- сделать звук громче или тише;
- склеить несколько записей в одну дорожку;
- наложить одну запись на другую;
- сохранить результат в звуковой файл.
Сравнение операций
Каждая операция меняет в записи что-то своё. В таблице показано, что именно меняется и когда это нужно.
| Операция | Что меняется | Пример применения |
|---|---|---|
| Обрезка | длина записи | убрать паузу в начале |
| Усиление | громкость | сделать тихую речь слышной |
| Склейка | число фрагментов | собрать рассказ из кусочков |
| Наложение | число дорожек | добавить музыку под речь |
| Сохранение | формат файла | получить готовый файл |
Пример записи
Ученик записывает короткое приветствие и убирает лишнюю паузу. Порядок действий в редакторе такой.
нажать «Запись» → сказать «Привет» → нажать «Стоп» → выделить паузу → удалить её → сохранить файлВ результате на диске появляется звуковой файл, который можно прослушать в любой момент, отправить другу или вставить в презентацию.
Почему файл бывает большим
Звук музыки богаче и сложнее речи, поэтому для него делают больше измерений в секунду. Из-за этого музыкальные файлы обычно занимают больше места, чем записи речи такой же длины. Чтобы файл был меньше, применяют сжатие звука.
При фиксированных длительности, разрядности и числе каналов несжатая запись с большей частотой дискретизации занимает больше памяти. Требуемая частота зависит от задачи; размер сжатого файла нельзя определить по одному этому параметру.
MIDI: команды исполнения вместо записи звуковой волны
При обычной звукозаписи сохраняют оцифрованный сигнал. MIDI описывает музыкальные события: какую ноту начать, когда закончить, какие параметры исполнения или тембр выбрать. Такие сообщения может получать аппаратный или программный инструмент. MIDI-данные сами по себе не являются аудиозаписью.
Стандартный MIDI-файл сохраняет последовательность событий для последующего воспроизведения. Инструмент или синтезатор создаёт по ним звук. Поэтому одинаковая последовательность может звучать по-разному на разных инструментах и с разными наборами тембров. Нельзя оценивать качество любого MIDI универсальным утверждением «всегда звучит искусственно».
Редакционный опыт: одна мелодия, два тембра
Представьте последовательность из трёх нот одинаковой длительности: до, ми, соль. Сначала назначьте фортепианный тембр, затем другой доступный инструмент. Высоты и порядок нот могут остаться теми же, а окраска звучания изменится. Если одну ноту случайно выбрали неверно, в MIDI-партии можно изменить соответствующее событие, не переписывая всю последовательность.
Для передачи готового звучания экспортируют аудио: тогда в файле будет результат воспроизведения выбранным инструментом. Смена расширения .mid на .wav такого результата не создаёт. Запись с микрофона, наоборот, не превращается в точную MIDI-партию простым сохранением под другим именем.
Что выбрать под задачу
| Задача | Что сохранять |
|---|---|
| Оставить запись своего голоса | Аудиозапись |
| Продолжить менять отдельные ноты электронной партии | MIDI-данные и проект с настройками инструмента |
| Отправить однокласснику именно получившееся звучание | Экспортированный аудиофайл совместимого формата |
MIDI-последовательность часто компактнее записи её звучания, но размер конкретных файлов зависит от содержимого. Важно сохранить и сведения об инструменте, если требуется воспроизвести задуманный тембр, а не только порядок нот.
Справочные материалы: Как компьютер записывает звук — исходная тема. Связанные уроки: Что такое формат файла, Графический интерфейс программы.
Источник проверки: MIDI Association: сообщения, файлы и отличие от аудио.
Кратко о главном
- Микрофон превращает звук в электрический сигнал, а компьютер оцифровывает его в числа.
- Частота дискретизации — это число измерений сигнала за секунду.
- Звуковой редактор позволяет записывать, обрезать, усиливать, склеивать и накладывать звук.
- Частота дискретизации влияет на представимые частоты и объём несжатых данных; качество не определяется одним параметром.