التسجيل الرقمي

تسجيل الصوت الرقمي هو تخزين الإشارات الصوتية أو المرئية كسلسلة من الأرقام الثنائية التي يمكن تخزينها على شريط مغناطيسي أو قرص ضوئي أو وسائط أخرى. تُستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في صناعة الموسيقى وفي العديد من المجالات الأخرى.

لتسجيل الصوت، يقوم محول تناظري إلى رقمي بتحويل موجة صوتية كهربائية من ميكروفون أو صورة مرئية تناظرية إلى معلومات. منذ ظهورها، حلت التكنولوجيا الرقمية ببطء ولكن بثبات محل المعدات التناظرية بسبب رخصتها وسهولة استخدامها. اليوم، يعد الصوت الرقمي معيارًا لجميع الاستوديوهات تقريبًا، سواء كانت احترافية أو هواة. ومع ذلك، من المدهش أن قلة من الناس يفهمون حقًا كيف يعمل هذا الأمر. لذا، سنتحدث اليوم عن أساسيات الصوت الرقمي لتسجيل الموسيقى.

تاريخ الخلق

لقد مرت مائة عام بين اكتشاف أول جهاز تسجيل صوتي وإدخال التسجيل الرقمي. خلال تلك الفترة، أدى التقدم التكنولوجي المستمر والابتكارات التي لا نهاية لها من قبل العلماء والفنيين إلى إنتاج عدة موجات مختلفة من التقاط الصوت الميكانيكي ومعالجته وإعادة إنتاجه. خطت صناعة التسجيلات خطوة عملاقة إلى الأمام مع اختراع أجهزة الكمبيوتر والصوت الرقمي. بدأت من رقائق القصدير البسيطة وأسطوانات الشمع التي يتم جمع المعلومات الصوتية عليها بواسطة غشاء التسجيل الخاص بالجرامافون ونقشها بعناية. ثم استمر التطور في أشرطة الكاسيت التي أتاحت للمستمعين الاستمتاع بالأصوات متعددة القنوات.

كان اليابانيون هم رواد التسجيل الرقمي، الذين تمكنوا في أواخر الستينيات من الحفاظ على مثل هذا التسجيل بشريط مغناطيسي وعرضه للجمهور. في عشر سنوات، تم عرض مسجل الصوت من سوني. كان قادرًا على إنتاج صوت رقمي من التناظري، وتخزينه على VHS. ومع ذلك، ظلت الموسيقى تُباع على أقراص الفينيل.

بدأت الأمور تتغير في أواخر السبعينيات عندما بدأت شركتا Sony وPanasonic في عرض الأقراص المضغوطة، وهي وسيط رقمي حقيقي قادر على تخزين ما يصل إلى 150 دقيقة من الصوت عالي الجودة. يقوم القرص المضغوط بتخزين المعلومات باستخدام طبقة رقيقة من رقائق الألومنيوم، حيث يتم طباعة ملايين البتات من البيانات بنمط يمكن قراءته بواسطة الليزر وتحويله إلكترونيًا إلى إشارة تناظرية.

أخيرًا، سمح ظهور الأقراص المضغوطة للمهندسين بالتخلص من الضوضاء الناتجة عن الاحتكاك بين الإبرة ومواد التخزين. هذه المزايا والعديد من المزايا الأخرى مكنت الأقراص المضغوطة من أن تصبح واحدة من أكثر وسائل نقل الصوت شيوعًا في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين. ومع ذلك، كانت صناعة الموسيقى متشككة في الأقراص المضغوطة لأنها توفر جودة صوت شبه مثالية وكان من السهل على المستخدمين قرصنتها. ولحل هذه المشاكل، قاموا في عام 1987 بإنشاء وسيلة رقمية أخرى تسمى كاسيت الصوت الرقمي (DAT). حقق هذا التنسيق الجديد نجاحًا معتدلًا في أمريكا الشمالية ولا يزال قائمًا حتى اليوم كأحد الطرق المفضلة لمعالجة التسجيلات الصوتية الاحترافية.

شهدت السنوات الأولى من القرن الحادي والعشرين نمو الصوت الرقمي الذي لم يكن مرتبطًا بالوسائط المادية. إن التقدم في برامج ترميز الضغط (ملفات MP3 في المقام الأول)، والبنية التحتية للإنترنت، وتصغير المشغلات الرقمية الشخصية سمح للمستخدمين بحمل تسجيلاتهم الرقمية معهم أينما ذهبوا. على الرغم من وجود عدد قليل من مشغلات MP3 المؤثرة في أواخر التسعينيات، إلا أن صناعة الموسيقى تغيرت بشكل ملحوظ مع ظهور جهاز Apple iPod. هذا هو مشغل الصوت ذو الشعبية الكبيرة والذي وضع الأساس لمتاجر الموسيقى الرقمية اليوم والبنية التحتية لتوزيع الإنترنت للعملاء.

مقارنة بالتسجيل التناظري

كانت التسجيلات التناظرية هي الوحيدة المستخدمة على نطاق واسع قبل الثورة الرقمية في السبعينيات. لقد استخدموا أساليب مختلفة عفا عليها الزمن الآن، مثل تسجيلات التشغيل الطويل (LP)، والأشرطة ذات ثمانية مسارات (على شريط معدني أو مغناطيسي) وأشرطة الكاسيت الصوتية. منذ أوائل القرن العشرين وحتى السبعينيات، بدا النظام التناظري مثاليًا للتسجيل، ولكن مع ثورة الكمبيوتر في نهاية القرن، جعلت السرعة العالية والخصائص الأخرى للمعالجة الرقمية التسجيل الرقمي ليس ممكنًا فحسب، بل أصبح مناسبًا بشكل متزايد للكثيرين. التطبيقات.

كما لعب الانخفاض المطرد في التكاليف بسبب الإنتاج الضخم لأجهزة الكمبيوتر والأقراص الضوئية ومشغلات الليزر والأجهزة الأخرى دورًا مهمًا. يعد التسجيل الرقمي أسهل لتحقيق تشغيل عالي الدقة لأنه يوفر نطاقًا ديناميكيًا واسعًا وضوضاء وتشويهًا منخفضًا مع التنفيذ المناسب.

تنسيقات التسجيل الرقمي

يمكن إنشاء ملفات الصوت الرقمية في مجموعة متنوعة من التنسيقات. بشكل عام، فهي تنقسم إلى فئتين – مضغوطة وغير مضغوطة.

تحتوي التنسيقات المضغوطة (مثل MP3) على حجم ملف أصغر بكثير من التنسيقات غير المضغوطة، ولكنها تضحي بجودة الصوت. تحصل الأجهزة المحمولة (مثل مشغلات MP3) على المفاضلة بين الجودة المنخفضة والقدرة على تخزين آلاف الملفات. يمكن تحسين جودة خدمات البث (مثل Spotify) إذا كنت تستخدم شبكة Wi-Fi أو كان لديك اتصال بيانات جيد.

يمكن إنشاء ملفات الصوت باستخدام أجهزة التسلسل. هناك خدمات مدفوعة ومجانية، مثل Amped Studio، التي تتيح لك إنشاء الموسيقى وتحريرها، وإجراء عمليات مزج معقدة، وتسجيل الصوت وغير ذلك الكثير عبر الإنترنت. يمكن حفظ المسارات التي تم إنشاؤها في هذا البرنامج بتنسيقات رقمية مختلفة، والتي سيتم مناقشتها أدناه. يمكنك أيضًا مشاركة تسجيلاتك مع أصدقائك وتعديلها معًا.

صيغ غير مضغوطة

تعتبر هذه التنسيقات أفضل طريقة لتخزين البيانات لتشغيلها بجودة عالية نظرًا لأن عملية المعالجة المطلوبة لإنتاج بيانات صوتية قليلة جدًا. قد تتسبب المزيد من التنسيقات المضغوطة في حدوث أعطال صوتية في بعض الأنظمة.

AIFF - معيار أبل

WAVE (أو WAV) - معيار للصوت غير المضغوط بجودة الأقراص المضغوطة على أنظمة Windows التي تستخدم التسجيل بتنسيق PCM. يحتوي التسجيل بجودة القرص المضغوط على معدل أخذ عينات يبلغ 44.1 كيلو هرتز بدقة 16 بت.

حجم الملف: حوالي 10.1 ميجابايت في الدقيقة. هذا الرقم هو نفسه بالنسبة لجميع ملفات WAV بجودة الأقراص المضغوطة، نظرًا لأن حجم الملف يعتمد فقط على طول الملف، وليس على محتواه الصوتي.

BWF (تنسيق موجة البث) - يستخدم في مسجلات الصوت المحمولة ومحطات العمل الصوتية الرقمية للبث.

ضغط بلا خسائر

تحتوي التنسيقات الموجودة في هذه الفئة على معلومات صوتية كاملة. ولكن مع انخفاض حجم الملف على حساب تخزين البيانات بشكل أكثر كفاءة.

WMA بدون فقدان البيانات (Windows Media Audio) – مصمم مع إمكانية إدارة الحقوق الرقمية (DRM) للحماية من النسخ.

ALAC (Apple Lossless Audio Codec) - مصدر مفتوح ومجاني الاستخدام منذ عام 2011 (على الرغم من أنه كان مملوكًا في الأصل لشركة Apple).

FLAC (برنامج ترميز الصوت المجاني بدون فقدان البيانات) - ترخيص مفتوح المصدر ومجاني التنسيق.

الضياع

MP3 – تنسيق ملف صوتي مضغوط تم تطويره بواسطة Motion Picture Expert Group (MPEG) كجزء من معيار الفيديو MPEG1 وتم توسيعه إلى معيار MPEG2 Layer 3 لاحقًا.

من خلال إزالة أجزاء الملف الصوتي التي تكون غير مسموعة عمليًا، يتم ضغط ملفات mp3 إلى حوالي عُشر حجم ملف PCM المكافئ، مع الحفاظ على جودة صوت جيدة.

هناك معلمتان يمكنك ضبطهما لتغيير جودة وحجم ملف MP3:

• معدل البت؛
• تردد أخذ العينات.

MP4 أو M4A – خليفة لـ MP3 يعتمد على ضغط AAC.

M4P – إصدار خاص من AAC بتنسيق MP4 مع إدارة الحقوق الرقمية، تم تطويره بواسطة Apple للاستخدام في الموسيقى التي تم تنزيلها من iTunes Music Store.

OGG Ogg Vorbis – تنسيق صوتي مضغوط مفتوح المصدر وخالي من براءات الاختراع.

مزايا وعيوب التسجيل الرقمي

لقد أتاحت التكنولوجيا الرقمية للمستخدمين العديد من الفرص. على سبيل المثال، في الأيام الخوالي، من أجل إجراء تسجيل، كان عليك استخدام الاستوديوهات التي تشغل مساحة كبيرة وتكلف الكثير من المال. الآن كل ما تحتاجه هو جهاز كمبيوتر قوي، وهو أقوى عدة مرات من الاستوديو ويكلف أقل بكثير.

لا تسمح إمكانية الوصول هذه للمحترفين فحسب، بل للهواة أيضًا بعمل تسجيلات صوتية. البرامج المستخدمة اليوم تمنحك عمليا إمكانيات غير محدودة لمعالجة الصوت، بينما في السابق كانت تستخدم أدوات حقيقية لهذا الغرض. يمكنك الآن إنشاء تأثير فريد ببضع نقرات فقط في Amped Studio.

بالنسبة للمستخدمين العاديين، يتمتع تسجيل الصوت الرقمي بعدد من المزايا أيضًا:

• العديد من وسائط التخزين مدمجة جدًا ويمكنها تخزين التسجيلات الرقمية لسنوات على محركات الأقراص المحمولة والأقراص المضغوطة وما إلى ذلك؛
• برنامج خاص يسمح لك بتنظيف التسجيلات القديمة وكذلك التخلص من الضوضاء؛
• علاوة على ذلك، يمكن تحرير جميع الأصوات لإضافة تأثيرات، ومستوى الصوت، والتردد، وما إلى ذلك.

بفضل الإنترنت، حصل المستخدمون على إمكانية إرسال المقطوعات الموسيقية المفضلة لديهم لبعضهم البعض، والاستماع إلى عشرات الآلاف من المقطوعات الموسيقية المختلفة، ونشر أعمالهم الموسيقية الخاصة.

كما أن الأنظمة التناظرية لها عيب يتمثل في زيادة التشوه أثناء التشغيل وإعادة التسجيل. سيتم سماع كل نسخة متتالية أسوأ. في نظام التسجيل الرقمي، لا يحدث هذا التشويه. قد يحتوي التسجيل الرئيسي على الحد الأدنى من أخطاء التكميم، لكنها لا تتفاقم عند النسخ. يمكن للسيد الرقمي عمل آلاف النسخ دون تشويه. وبالمثل، يمكن تشغيل الوسائط الرقمية الموجودة على الأقراص المضغوطة آلاف المرات دون تشويه.

من المؤكد أن التكنولوجيا الرقمية لها عيوبها. مع تطورها، بدأ الكثير من الناس يلاحظون أن التسجيلات التناظرية لها "صوت حي" أكثر. ولكن هذا ليس مجرد الحنين إلى الأيام الخوالي. الأمر كله يتعلق بالرقمنة، والتي تضيف أحيانًا أخطاء إلى الصوت. كما أن "ضجيج الترانزستور" يمكنه إجراء تعديلاته الخاصة. لا يوجد تفسير واحد لهذه الفكرة، لكن معناها هو اهتزاز فوضوي على مستوى عالي التردد. على الرغم من أن الأذن البشرية مصممة لاستقبال ترددات لا تزيد عن 20 كيلو هرتز، إلا أنه يبدو أن دماغنا قادر على إدراك الترددات الأعلى أيضًا. هذه الميزة تجعلنا نعتقد أن الصوت التناظري أنظف من الصوت الرقمي.

علاوة على ذلك، فإن جميع ناقلات التسجيل غير كاملة بسبب الغبار أو أي تلوث آخر يمنع المعدات من التقاط البيانات على الوسط. في التسجيل التناظري، تظهر العيوب كضوضاء مسموعة، بينما في التسجيل الرقمي تسبب أخطاء في تدفق البتات التي يمكن أن تؤدي إلى ضوضاء أو فشل التشغيل. لحل هذه المشكلة، يتم تضمين رموز تصحيح الأخطاء في دفق البيانات. يمكن أن تكون بعض هذه الرموز معقدة للغاية، كما أنها تتسبب في أن تشغل البيانات مساحة تخزين أكبر. ومع ذلك، فإن النتيجة هي تشغيل قرص موثوق به للغاية مع مستويات معقولة من الغبار والخدوش.

المصطلحات الأساسية في التسجيل الرقمي

البتات والبايتات

البت هو أصغر عنصر يحتوي على البيانات الموجودة في ذاكرة الكمبيوتر. تشكل ثمانية بتات البايت، الذي يتم التعامل معه بواسطة أجهزة الكمبيوتر كعنصر كامل.

كثافة عالية

وهذا يعني القدرة على تخزين ملفات الصوت أو الفيديو أو البيانات الكبيرة في مساحة صغيرة.

معلمات التسجيل الرقمي

تتكون المعلمات التي تؤثر على جودة التسجيل الرقمي من:

• دقة المحول التناظري إلى الرقمي (ADC) والمحول الرقمي إلى التناظري (DAC)؛
• معدلات أخذ العينات من ADC وDAC؛
• غضب (تشويه الإشارة) لـ ADC وDAC؛
• الإفراط في أخذ العينات.

علاوة على ذلك، تلعب الإعدادات التالية دورًا مهمًا:

• مقدار الضوضاء الموجودة فيما يتعلق بالإشارات؛
• مقدار تشويه النوع غير الخطي؛
• تداخل التشكيل البيني؛
• مخالفات السعة والتردد.
• عملية اختراق القنوات المتبادلة؛
• ديناميات المدى.

وصف عملية التسجيل الرقمي

يتم التسجيل على النحو التالي:

1. يتم إرسال الإشارة التناظرية إلى ADC؛
2. تحويل هذه الإشارة يتم من خلاله قياس الموجة التناظرية عدة مرات. بعد ذلك يتم تعيين القيمة الثنائية مع عدد البتات (طول الكلمة) لها؛
3. ثم هناك أخذ العينات، وهو التردد الذي يقيس فيه ADC مستوى الموجة التناظرية؛
4. يمثل طول الكلمة المحدد مسبقًا، وهو عينة رقمية للصوت، مستوى الصوت لمدة ثانية واحدة؛
5. يحدد حجم طول الكلمة دقة عرض مستوى موجة الصوت؛
6. يعتمد تردد الإشارة الرقمية على درجة معدل أخذ العينات؛
7. يتم إخراج عينات الصوت الرقمية الناتجة، والتي تمثل دفقًا مستمرًا من الأرقام، إلى ADC؛
8. يمكن بعد ذلك تخزين الأرقام الثنائية الناتجة على ناقلات الوسائط المختلفة.

طريقة التشغيل:

1. يتم إرسال الأرقام من الناقل المتوسط ​​إلى DAC، الذي يحولها مرة أخرى إلى تناظرية، عن طريق دمج بيانات المستوى. يؤدي هذا إلى استعادة الشكل الموجي التناظري إلى شكله السابق؛
2. يتم تضخيم الإشارة ويبدأ إرسالها إلى مكبرات الصوت أو الشاشات.

خاتمة

لقد أحدث التسجيل الرقمي ثورة في صناعة الموسيقى وخارجها، مما أدى إلى نقل سابقتها التناظرية إلى التاريخ. وبفضل مزاياها والقدرة على تحمل تكاليفها، وجدت التكنولوجيا تطبيقا في العديد من المجالات، ومن الصعب تخيل عالم اليوم بدونها.