MIDI und digitaler Sound: Vor- und Nachteile


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MIDI und digitaler Sound: Vor- und Nachteile

Digital Audio

Das WAVE-Format ist eines von vielen, aber es ist bei weitem nicht das einzige Format für die Aufnahme von digitalem Audio.

Digital Audio

Im Gegensatz zu MIDI-Daten werden digitale Audiodaten tatsächlich in Tausenden von Einheiten aufgezeichnet, die als Samples bezeichnet werden. Digitale Daten repräsentieren die Amplitude (oder Lautstärke) eines Tons in diskreten Momenten. Der Klang digitaler Daten ist unabhängig vom Wiedergabegerät und daher immer gleich. Dafür muss man aber mit großen Mengen an Sounddateien bezahlen.

MIDI-Daten sind digitale Daten, Vektorgrafiken Bitmaps. Mit anderen Worten, MIDI-Daten hängen von den Audiowiedergabegeräten ab und digitale Daten sind unabhängig. So wie das Erscheinungsbild von Vektorgrafiken vom Drucker oder Monitorbildschirm abhängt, hängt der Klang von MIDI-Dateien vom MIDI-Gerät ab, um diese Dateien abzuspielen. Ebenso klingt eine auf einem Konzertklavier gespielte Melodie anders als ein normales Klavier. Digitale Daten sind dagegen identisch und unabhängig vom Wiedergabesystem. Der MIDI-Standard ähnelt in dieser Hinsicht dem PostScript-Standard und ermöglicht die Steuerung von Instrumenten in verständlicher Sprache.

Im Vergleich zu digitalem Sound bietet MIDI folgende Vorteile:

MIDI-Dateien benötigen weniger Speicher und die Größe dieser Dateien hat keinen Einfluss auf die Klangqualität. Im Durchschnitt sind MIDI-Dateien 200- bis 1000-mal kleiner als digitale Dateien und beanspruchen daher wenig RAM und Speicherplatz und erfordern keine großen CPU-Ressourcen.

In einigen Fällen klingen MIDI-Dateien besser als digitale Audiodateien. In diesem Fall muss die Tonquelle der MIDI-Dateien von hoher Qualität sein.

Sie können die Länge von MIDI-Dateien ändern, indem Sie das Tempo des Sounds ändern und dabei die Qualität und Lautstärke des Sounds beibehalten. MIDI-Daten können auch auf Einzelnotenebene problemlos bearbeitet werden. Sie können kleine Segmente eines MIDI-Songs (mit Millisekundengenauigkeit) bearbeiten, was mit digitalem Audio nicht möglich ist.

Der Hauptnachteil einer MIDI-Datei liegt in ihren Vorzügen. Da MIDI-Daten selbst kein Ton sind, ist die Wiedergabe so genau, wie das Gerät zum Abspielen der MIDI-Daten mit dem Gerät identisch ist, mit dem die Originaldatei erstellt wurde. Sogar der Klang eines MIDI-Instruments gemäß dem allgemeinen MIDI-Standard hängt vom elektronischen Wiedergabegerät und der verwendeten Methode ab. MIDI-Sound wird nicht für die Sprachwiedergabe verwendet.

Der Hauptvorteil von digitalem Audio gegenüber MIDI-Sound besteht darin, dass die Wiedergabequalität von digitalem Sound immer konstant ist und hier MIDI-Sound dem digitalen Sound unterlegen ist. Es gibt zwei Gründe, warum Sie mit digitalem Audio arbeiten sollten:

Eine größere Auswahl an Programmen und Systemen, die die Arbeit mit digitalem Sound unterstützen.

Die Vorbereitung und Erstellung digitaler Klangelemente erfordert keine Kenntnisse der Musiktheorie, was für MIDI-Daten nicht gesagt werden kann.

Soundtipps
Sprachaufnahme vom Mikrofon
Jedes Buch, das sich mit Multimedia befasst, enthält notwendigerweise einen Abschnitt über die Tonaufnahme von Mikrofonen. Darüber hinaus wird normalerweise das Sound Recorder (Phonograph) -Programm verwendet, das in der Standard-Windows-Distribution enthalten ist. Die Arbeit damit wird in der angehängten Hilfedatei ausführlich beschrieben. Es ist einfach zu bedienen und wir werden nicht im Detail darauf eingehen.

Die Mikrofone sind in Kondensator- und dynamischen Mikrofonen erhältlich. Kondensatoren sind teurer, sie liefern einen besseren Klang, aber Ihre Verbindung muss mit einer Soundkarte kompatibel sein. Die überwiegende Mehrheit der Soundkarten ist für dynamische Mikrofone ausgelegt.

Ein weiteres wichtiges Merkmal eines Mikrofons ist seine Richtwirkung. Die Mikrofone sind omnidirektional (sie haben die gleiche Schallempfindlichkeit in alle Richtungen), unidirektional (sie haben die höchste Schallempfindlichkeit von vorne) und bidirektional (empfindlicher für Schall von vorne und hinten). Ein unidirektionales Mikrofon ist normalerweise die beste Option, da es Hintergrundgeräusche eliminiert. Es ist jedoch teurer als omnidirektionale Mikrofone und reagiert empfindlicher auf abgehackte Atemgeräusche.

Achten Sie unbedingt auf die Impedanz (Impedanz) des Mikrofons. Der optimale Wert liegt bei 600 Ohm.

Daher empfehlen wir ein dynamisches omnidirektionales Mikrofon mit 600 Ohm.


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Die Vorteile von digitalem Audio

Die Vorteile von digitalem Audio

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Die Grundlagen von “Zahlen”

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Jedes der heute angebotenen Multimedia-Geräte, sei es ein CD-Player, ein Diktiergerät oder ein Flash-Speicher-Player, verwendet viele verschiedene Arten der Darstellung von Datenströmen, die dann in Sound umgewandelt werden. Und es wurden noch mehr Klangformate erfunden, die für professionelle Zwecke verwendet werden. Ein unerfahrener Käufer ist gezwungen, Informationen über Bezeichnungen auf Boxen und Geräten aus verschiedenen Quellen zu sammeln, wobei er häufig falsche Informationen oder noch mehr Verwirrung erhält.

Fast alle Geräte im Abschnitt “Portable Audio” des ZOOM.CNews.ru-Katalogs unterstützen mehrere Soundformate gleichzeitig, und viele Geräte, die nicht zu dieser Kategorie gehören, sind auch mit der Unterstützung für die Wiedergabe von Sounddateien gekennzeichnet. Um unseren Lesern zu helfen, haben wir beschlossen, ein kurzes Glossar mit Abkürzungen zu erstellen und über die gängigsten Formate zu sprechen. Wir planen, es für Aktualisierungen und Änderungen offen zu lassen, neue Formate hinzuzufügen und die Vor- und Nachteile der bereits üblichen oder vergessenen Formate detaillierter zu beschreiben.

Eine kleine Theorie

Denken Sie zunächst daran, dass digitaler Sound nichts anderes als eine Sammlung von Zahlen ist. Der bestimmende Faktor ist das System, mit dem Schall als Luftdruck in Datenströme umgewandelt und zur weiteren Verarbeitung und Wiedergabe codiert wird. Folglich ist digitaler Sound im Allgemeinen in Computerdateien mit verschiedenen Erweiterungen enthalten, die häufiger (aber nicht immer) ihr Format bestimmen können. Und dasselbe Formatkonzept kann paradoxerweise zwei Bedeutungen haben. Erstens kann das Format als allgemeines Merkmal vorliegen, das sowohl den Typ als auch die physikalischen Eigenschaften des Mediums (Disc oder Kassette), das Aufzeichnungsverfahren, die Codierungsprinzipien und den Schutz vor Fehlern umfasst. Zweitens kann das Format nur als das Verfahren zum Codieren und Komprimieren von Ton verstanden werden, da Standardmittel für die Übertragung verwendet werden, beispielsweise ein Computer.

Analoger Ton wird im Gegensatz zu digitalem auf analogen Geräten wiedergegeben und weist mehrere signifikante Unterschiede auf. Analoger Schall ist zwar kein Datenstrom, wird jedoch als kontinuierliches elektrisches Signal dargestellt, das die Änderung der Schallwelle darstellt. Um es in ein digitales Format zu übersetzen, wird der Ton “digitalisiert”, dh er wird in bestimmte Segmente unterteilt, in denen der numerische Wert der Amplitude zu diesem Zeitpunkt festgelegt ist. Wir werden uns nicht mit den Prinzipien der digitalen Klangerzeugung befassen, aber es ist unbedingt zu beachten, dass das Klangbild selbst umso klarer und vollständiger erzeugt wird, je öfter ein Tonsegment geteilt und seine Eigenschaften beschrieben werden.

Dieser Prozess erzeugt einen enormen Datenfluss, der den Ton beschreibt, und es ist klar, dass jedes digitale Audioformat nichts anderes als ein Kompromiss zwischen der Notwendigkeit, den Ton so laut wie möglich darzustellen, und den Einschränkungen des Speichers des Computers oder Geräts ist. Der Reproduktion.

Ein bisschen mehr Theorie. In den meisten Fällen nimmt das menschliche Ohr Schall mit einer Frequenz von nicht mehr als 22.000 Hz wahr. Um ihn vollständig in digitaler Form zu beschreiben, ist eine Abtastfrequenz von mindestens 44,1 kHz erforderlich. Da es absolut unmöglich ist, den Wert des Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen, erfolgt während der Digitalisierung eine Quantisierung, dh das Ersetzen der tatsächlichen Werte des Signals durch ungefähre Werte. Je mehr Audioquantisierungspegel vorhanden sind, desto genauer wird der Signalpegel beschrieben. Infolgedessen trägt jede Standard-CD ein Audiosignal mit einer Abtastfrequenz von 44,1 kHz und einem Quantisierungspegel von 16 Bit.

Unterschiede zwischen analogem und digitalem Audio

Unterschiede zwischen analogem und digitalem Audio

Analog vs Digital

Toninformationen. Schall ist eine Welle, die sich mit sich ständig ändernder Intensität und Frequenz durch Luft, Wasser oder ein anderes Medium bewegt.

Digital vs. Analog

Eine Person nimmt Schallwellen (Luftschwingungen) mit Hilfe des Hörens in Form von Schall unterschiedlicher Lautstärke und Tonhöhe wahr. Je höher die Intensität der Schallwelle ist, desto lauter der Schall, desto höher die Frequenz der Welle, desto höher die Tonhöhe (Abb. 1.1).

Abhängigkeit von Lautstärke und Tonhöhe des Schalls von der Intensität und Frequenz der Schallwelle.

Das menschliche Ohr nimmt Schall mit einer Frequenz von 20 Schwingungen pro Sekunde (leiser Schall) bis 20.000 Schwingungen pro Sekunde (hoher Schall) wahr.

Eine Person kann Schall in einem weiten Bereich von Intensitäten wahrnehmen, bei denen die maximale Intensität 1014-mal höher ist als die minimale (einhunderttausend Milliarden Mal). Eine spezielle Einheit von “Dezibel” (dbl) wird verwendet, um die Lautstärke zu messen (Tabelle 5.1). Das Verringern oder Erhöhen der Schalllautstärke um 10 dB entspricht einer 10-fachen Verringerung oder Erhöhung der Schallintensität.

Provisorischer Diskretisierungston. Damit ein Computer Ton verarbeiten kann, muss ein kontinuierliches Audiosignal mithilfe von Zeitabtastung in eine diskrete digitale Form umgewandelt werden. Eine kontinuierliche Schallwelle ist in separate kleine Zeitabschnitte unterteilt, für jeden Abschnitt wird ein bestimmter Wert für die Schallintensität festgelegt.

Daher wird die kontinuierliche Abhängigkeit der Lautstärke des Schalls zum Zeitpunkt A (t) durch eine diskrete Folge von Lautstärkepegeln ersetzt. In der Grafik scheint dies eine glatte Kurve durch eine Folge von “Schritten” zu ersetzen (Abb. 1.2).

Audio-Sampling synchronisieren

Abtastfrequenz. Ein an die Soundkarte angeschlossenes Mikrofon wird verwendet, um analogen Ton aufzunehmen und in ein digitales Format umzuwandeln. Die Qualität des erhaltenen digitalen Klangs hängt von der Anzahl der Messungen des Schallpegels pro Zeiteinheit ab, dh von der Abtastfrequenz. Je mehr Messungen in 1 Sekunde durchgeführt werden (je höher die Abtastrate), desto genauer wiederholt die “Leiter” des digitalen Audiosignals die Kurve des Dialogsignals.

Die Audio-Abtastrate ist die Anzahl der Schallvolumenmessungen in einer Sekunde.

Die Audio-Abtastrate kann zwischen 8000 und 48000 Schallvolumenmessungen pro Sekunde variieren.

Audio-Codierungstiefe. Jedem “Schritt” wird ein bestimmter Wert für die Lautstärke zugewiesen. Lautstärkepegel können als eine Reihe möglicher Zustände N angesehen werden, für die eine bestimmte Menge an Informationen I erforderlich ist, die als Audiocodierungstiefe bezeichnet wird.

Die Audiocodierungstiefe ist die Informationsmenge, die zum Codieren der diskreten Lautstärkepegel von digitalem Audio erforderlich ist.

Wenn die Codiertiefe bekannt ist, kann die Anzahl der digitalen Audio-Lautstärkepegel unter Verwendung der Formel N = 2I berechnet werden. Lassen Sie die Audiocodierungstiefe 16 Bit betragen, dann beträgt die Anzahl der Lautstärken:

N = 2I = 216 = 65536.

Während des Codierungsvorgangs wird jedem Schallpegel ein eigener 16-Bit-Binärcode zugewiesen. Der niedrigste Schallpegel entspricht dem Code 0000000000000000 und der höchste – 1111111111111111.

Die Qualität des digitalisierten Klangs. Je höher die Abtastfrequenz und -tiefe des Klangs ist, desto besser klingt der digitalisierte Klang. Die niedrigste Qualität des digitalisierten Tons, die der Qualität der Telefonkommunikation entspricht, wird mit einer Abtastrate von 8000 Mal pro Sekunde, einer Abtastrate von 8 Bit und durch Aufzeichnen einer Audiospur (“Mono” -Modus) erhalten. Die höchste Qualität des digitalisierten Klangs, die der Qualität einer Audio-CD entspricht, wird mit einer Abtastrate von 48.000 Mal pro Sekunde, einer Abtastrate von 16 Bit und der Aufnahme von zwei Audiospuren (Stereomodus) erreicht. .

Es ist zu beachten, dass das Informationsvolumen in der Audiodatei umso größer ist, je höher die Qualität des digitalen Klangs ist. Sie können das Informationsvolumen in einer digitalen Stereo-Sounddatei mit einer Dauer von 1 Sekunde und einer durchschnittlichen Klangqualität (16 Bit, 24.000 Messungen pro Sekunde) schätzen. Dazu muss die Codierungstiefe mit der Anzahl der Messungen in 1 Sekunde multipliziert und mit 2 multipliziert werden (Stereoton):

16 Bit × 24.000 × 2 = 768.000 Bit = 96.000 Byte = 93,75 KB.

Sound-Editoren. Mit Sound-Editoren können Sie Sound nicht nur aufnehmen und wiedergeben, sondern auch bearbeiten. Digitalisierter Sound wird in Soundeditoren visuell dargestellt, sodass das Kopieren, Verschieben und Löschen von Teilen der Audiospur problemlos mit der Maus ausgeführt werden kann. Sie können auch Spuren überlagern

Analoges oder digitales Audio?

Analoges oder digitales Audio?

Analog vs. Digital Audio

Mechanische, elektromechanische, optische und magnetische Aufzeichnungen waren ursprünglich analoge Aufzeichnungsmethoden: Aufzeichnen und Wiedergeben von Schallschwingungen in ihrer natürlichen Form (Wellen).

ANALOG vs. DIGITAL AUDIO

Viele Leute glauben, dass es keine bessere Tonaufnahme als analog gibt. Der warme analoge Klang des Magnetbandes ist der Standard der besten Audioaufnahmen für die ganze Menschheit. Jeder, von Elvis Presley und den Beatles bis zu den neuesten elektronischen Musikern, hat analoge Tonbandaufnahmen oder -emulationen verwendet und verwendet diese, um ihre Musik zu erstellen.

Analoge Aufnahmen sind jedoch nicht die genaueste Methode, um Ton aufzunehmen. Eher das Schönste. Analoger Klang ist für das menschliche Ohr angenehm, da “warme” Harmonische vorhanden sind, bei denen es sich tatsächlich um Klangverzerrungen handelt. Das genaueste Prinzip der Tonaufnahme ist heute die digitale Aufnahme.

Der Vater des digitalen Klangs war die 25-jährige Volodya Kotelnikov, die ihn 1933 schuf. Der berühmte “Berichtssatz” (auch als “Kotelnikovs Satz” oder “Nyquist-Shannon-Satz” bekannt). Dieser Satz war der Anfang von Die Schaffung des Prinzips der Digitalisierung von Ton: Codierung eines Audiosignals in Bits, dh Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales. Die Erstellung der uns bekannten CDs dauerte nur 49 Jahre. Der CD-Standard, das erste am weitesten verbreitete digitale Audiomedium der Welt wurde es erst 1982 adoptiert.

Eine vollständige Liste der heute verwendeten Arten der digitalen Tonaufzeichnung umfasst die digitale Magnetaufzeichnung (Format: DAT-Kassette), die magnetooptische Aufzeichnung (miniDisc-Format), die Laseraufzeichnung (CD-, SACD-Formate) und die digitale Aufzeichnung optisch (Dolby Digital)

Die Entwicklung von Computern und digitaler Technologie hat enorme Möglichkeiten für die Verarbeitung und Aufnahme von Ton eröffnet. Riesige analoge Studios mit unzähligen Multi-Kilogramm-Aufnahmegeräten, Konsolen und Soundprozessoren werden durch virtuelle Studios ersetzt, die in die Systemeinheit des Computers passen.

Um Ton auf einem Computer verarbeiten zu können, muss er zuerst in einem digitalen, codierten Format aufgezeichnet werden. Das analoge Signal wird von einem Analog-Digital-Wandler (ADC) codiert. Um die Aufnahme wiederzugeben, müssen Sie die Digital-Analog-Audiokonvertierung mithilfe eines Digital-Analog-Wandlers (DAC) umkehren. Der DAC und der ADC sind Teil der Computer-Soundkarte und anderer digitaler Audiogeräte. Die Qualität der Tonaufnahme und -wiedergabe hängt stark von der Qualität des DAC und des ADC ab.

DAC und ADC

Die Hauptparameter des digitalen Klangs sind Abtastrate und Bittiefe. Sowohl die Qualität des digitalisierten Tons als auch die Größe der aufgenommenen Datei hängen direkt davon ab.

Abtastrate (Abtastung)

Die analoge Aufnahme beginnt mit dem Drücken der Taste “Aufnahme” und endet mit dem Drücken der Taste “Stopp”. Die digitale Aufnahme ist diskret. Es besteht aus vielen Aufzeichnungsfragmenten (Samples), die nacheinander folgen. Die Anzahl der pro Sekunde protokollierten Proben entspricht der Abtastrate. Es wird in Hertz berechnet. Die Abtastrate von 44 100 Hz (Standard für CD) bedeutet, dass das Audiosignal 44 100 Mal pro Sekunde gemessen wird. Je niedriger die Abtastfrequenz ist, desto kleiner ist das aufgezeichnete Frequenzspektrum. Je höher die Abtastfrequenz des Quellmaterials ist, desto höher ist die Qualität und desto größer ist die Dateigröße. Wenn Sie telefonieren, hören Sie nur einen kleinen mittleren Bereich. Dies liegt daran, dass die Abtastrate für Telefonanrufe nur 8.000 Hz beträgt. Um einen Frequenzbereich zu übertragen, den das Ohr einer durchschnittlichen Person hört und Heimstereos sendet, sind 40.000 Hz ausreichend. Wenn der Unterschied in der Klangqualität zwischen 32 und 44,1 kHz offensichtlich ist, ist der Qualitätsunterschied zwischen den beiden verschiedenen Frequenzen umso weniger oder gar nicht wahrnehmbar für das Ohr, je höher die Abtastfrequenz ist. Eine höhere Abtastrate beschreibt den Schall genauer, beschreibt aber gleichzeitig die Frequenzen, die das menschliche Ohr nicht mehr hören kann, obwohl Änderungen des Schalls im unhörbaren Frequenzbereich immer noch die hörbaren Frequenzen beeinflussen können Diese Studioaufnahme wird mit einer höheren Abtastrate durchgeführt. Da Consumer-Geräte in erster Linie für die Wiedergabe von Ton mit einer Abtastrate von 44,1 kHz ausgelegt sind, wird die Aufnahme nach Abschluss der Aufnahme nach einem allgemein anerkannten Standard neu codiert. Wenn der Unterschied in der Klangqualität zwischen 32 und 44,1 kHz offensichtlich ist, ist der Qualitätsunterschied zwischen den beiden verschiedenen Frequenzen umso weniger oder gar nicht wahrnehmbar für das Ohr, je höher die Abtastfrequenz ist.