سیگنال آنالوگ و دیجیتال چیست؟ چرا صدای آنالوگ زیباتر است؟
صدا چیست و چگونه آن را میشنویم؟
بهتر است قبل از وارد شدن به مبحث اصلی یک نیم نگاهی به صدا و نحوه ایجاد آن بیندازیم. صدا یک انرژی است که به صورت موج منتشر میشود و عامل آن نیروی وارد شده به مولکولهای هواست. منبع صوت مولکولهای هوا را مرتعش میکند و این ارتعاش بین مولکولها منتقل میشود، پردهی گوش ما را به لرزه در میآورد و درنهایت، ما صدا را میشنویم. پس تمام صداهایی که ما میشنویم با ارتعاش مولکولهای هوا به گوش ما میرسند.
صدای آکوستیک چیست؟
خود واژهی آکوستیک به انگلیسی (Acoustic) به شاخهای از صداشناسی میگویند که به بررسی صداهای طبیعی میپردازد. منبع صوتی صداهای آکوستیک طبیعت است؛ صدای موج دریا، صدای رعد و برق و صدای ما انسانها. این صداها، سیگنال پیچیده و منحصر به فردی دارند و نمیتوان عینا آنها را شبیهسازی کرد. نمیتوان آن را ضبط شده در اختیار داشت، نمیتوان ویرایش کرد و … فقط میتوانیم آن را بشنویم و لذت ببریم. یک مثال بزنیم. شما نمیتوانید با یک بطری خالی صحبت کنید، سپس در آن را باز کنید و دوباره صدای خود را بشنوید. صداهای آکوستیک فقط به صوذت زنده قابل شنیدن هستند. پس یکبار دیگر ویژگیهای صداهای آکوستیک را بررسی کنیم:
- منبع آنها طبیعت است
- قابل ضبط نیستند
- قابل ویرایش نیستند
- سیگنالهای پیچیدهای دارند که شبیهسازی دقیق آن تقریبا غیرممکن است
- فقط در لحظه قابل شنیدن هستند
جالب نیست؟ اگر خیلی به گذشته برگردیم میبینیم که آرتیستهای آن زمان آهنگهای خود را فقط میتوانستند به صورت زنده اجرا کنند. نه تنظیمی درکار بود نه ضبط نه میکس و مستر. حال امروزه میبینیم که آهنگسازی با نرم افزار چقدر همهی کارها را راحتتر کرده است.
مفهوم آنالوگ از کجا آمده است؟
مفهوم آنالوگ هنگامی به وجود آمد که ما انسانها توانستیم با دنیای الکتریسیته و برق آشنا شویم. مهدنسان صدا توانستند صدا را با استفاده از جریان الکتریکی یا همان برق تولید کنند. گفتیم که برای تولید صدا باید مولکولهای هوا را مرتعش کنیم و درواقع فشار هوا ایجاد کنیم. این کار به راحتی توسط ایجاد جریان الکتریکی ممکن شد. به چه شکل؟ به وسیله سیگنالهای آنالوگی.
سیگنال آنالوگ چیست؟
ابتدا ببینیم اصلا سیگنال یعنی چه؟ سیگنال (Signal) در واقع پیامی حاوی اطلاعات است؛ مانند نوسان جریان برق. سیگنالهای آنالوگ موجهای پیوستهی الکتریکی هستند. پیوسته بودن این سیگنالها به این معناست که هر نقطه از آن را انتخاب کنیم، دارای عدد مشخصی است. صداهای موجود در طبیعت نیز این ویژگی را دارند. همهی این صداها موجهای پیوسته هستند. دانشمندان توانستند فشار هوای لازم برای تولید صدا را با جریان برق یا همان سیگنالهای آنالوگی به وجود بیاورند. از طرفی توانستند فشار هوای ایجاد شده توسط صداهای مختلف را به جریان الکتریکی تبدیل کنند.
چگونه صداها به سیگنال آنالوگ تبدیل شدند؟
این پروسه به وسیله یک مبدل که صدای اصلی را به سیگنال آنالوگ تبدیل میکند، صورت میگیرد (یعنی فشار هوا به جریان الکتریکی تبدیل میشه). در این قسمت، میکروفنها به عنوان یک مبدل صدا عمل میکنند. مثلا هنگامی که جلوی میکروفن شروع به خواندن میکنیم، فشار هوا ایجاد میشود، این فشار هوا وارد میکروفن شده (تقویت میشه) سپس به شکل جریان الکتریکی روی نوارهای کاست یا دیسکهای واینل (Vinyl) ذخیره میشود. فرایند ذخیره شدن صدا روی نوارهای کاست و دیسکهای گرامافون داستان مفصلتری دارد که در این قسمت آن را باز نمیکنیم.
ازآنجایی که صدا به جریان الکتریکی تبدیل شد، دیگر ذخیره کردن صدا مشکلی نداشت. این اولین فناوری صدا بود که مهندسین صدا به آن رسیدند و دنیای موسیقی را متحول کردند. حال دیگر میتوانستیم صداها را ذخیره، ویرایش یا میکس و مستر کنیم و دوباره آن را گوش دهیم. پس از آن دیوایسهای آنالوگی نیز کمکم وارد شدند و هنرمندان موسیقی میتوانستند تغییراتی روی صداها اعمال کنند. دیوایسهای آنالوگی نیز همگی با برق کار میکنند و اطلاعات موسیقی به صورت سیگنالهای آنالوگی وارد آنها میشود و پردازش روی آنها صورت میگیرد. مثلا میتوانستند فرکانسهای زیر و بم را با دیوایسهای اکولایزر تقویت یا تضعیف کنند، یا با استفاده از دیوایسهای کمپرسور صداها را کمپرس کنند و … به این شکل صداهای آنالوگی به وجود آمدند.
بیاید ویژگیهای صدای آنالوگ را بررسی کنیم:
- سیگنالهای آن پیوسته هستند و خطی نیستند
- به یکباره تغییر نمیکنند
- میتواند دورهای یا غیر دورهای باشد
- مقدار آن از منفی بینهایت تا مثبت بینهایت میتواند باشد
- با تغییر زمان سیگنالهای آن تغییر میکند
خب حال که با مفهوم سیگنالها و صدای آنالوگ آشنا شدیم به سراغ سیگنالها و صداهای دیجیتالی میرویم.
مفهوم سیگنال دیجیتال چیست؟
ورود به دنیای دیجیتالی دومین فناوری بزرگ صدا بود و همانطور که میبینید دنیای دیجیتال با گذشت زمان بزرگتر و مهمتر میشود. اما بیایید ببینیم صدای دیجیتالی یعنی چه و چگونه به وجود میآید؟ شروع دنیای دیجیتالی از اختراع اولین کامپیوترها آغاز شد. دنیای دیجیتال دنیای صفر و یک است. یعنی همهی اطلاعات به صورت صفر و یک ذخیره میشوند. این یعنی چی؟ اگر یادتان باشد گفتیم که صداهای آنالوگی سیگنالهای پیوسته دارند و هر نقطه عدد مشخصی دارد. درحالی که در دنیای دیجیتالی اطلاعات به صورت بخش بخش ذخیره میشود. هر کدام از این بخشها دیتاهایی براساس صفر و یک هستند.
چگونه صدا به سیگنال دیجیتال تبدیل میشود؟
نکته جالب درباره تبدیل صدا به سیگنال دیجیتال این است که باید حتما از مرحله تبدیل صدا به سیگنال آنالوگ عبور کنیم. یعنی برای رسیدن به صدای دیجیتالی باید یکبار فشار هوا به صدای آنالوگ تبدیل شود، سپس سیگنالهای آنالوگی توسط یک مبدل (کارت صدا) با نمونهبرداری دقیق به اطلاعات دیجیتالی تبدیل میشود که کامپیوترها و موبایلهایمان توانایی خواندن آن را دارند. به این شکل حال توانایی آن را داریم بدون نیاز به دیوایسهای آنالوگی، صدا را در کامپیوترمان و با استفاده از نرم افزارها و پلاگینهای صدا و آهنگسازی ذخیره و ویرایش کنیم.
بله پس از ورود به دنیای دیجیتال انجام همهی کارها خیلی راحتتر از قبل شد. خب شما خیلی راحت و بدون نیاز به دوربین عکاسی و تاریک خونه خیلی راحت با موبایلتان عکس میگیرید. به همین سادگی! ساخت موسیقی نیز به همین شکل شد و همهی نیازهای آهنگسازها در دل یک نرم افزار، بهینه شد و با یادگیری نرم افزار و اصول ساخت آهنگ آهنگسازی راحتتر از همیشه شد!
خب یک نگاهی به ویژگیهای صداهای دیجیتالی نیز بیندازیم.
- سیگنالهای دیجیتالی خطی هستند
- به صورت مربعی نمایش داده میشوند
- سیگنال دیجیتال از صفر و یک تشکیل میشود
- محدوده این صداها از منفی بینهایت تا صفر دسیبل است
- به یکباره میتواند تغییر کند
بسیار عالی! توانستیم هر سه دستهی صدا را با هم بررسی کنیم. حال بهتر است در شکل زیر نحوه تبدیل صدا از صدای اصلی تا ذخیره سازی در موبایلها و کامپیوترمان بررسی کنیم.
اگر یادتان باشد گفتیم برای شنیدن صدا باید فشار هوا، پردهی گوش ما را به لرزه دربیاورد. یعنی صدایی که به صورت دیتای دیجیتالی در موبایل یا کامپیوتر ما وجود دارد، باید دوباره به جریان برق یا سیگنال آنالوگ تبدیل شود، با این جریان برق ممبرینهای اسپیکر موبایل یا کامپیوتر را به لرزه درآورد تا فشار هوا ایجاد شود و ما صدا را بشنویم. پس دوباره باید این مراحل از آخر به اول تکرار شود. اما نگران نباشید کارت صداها در آنِ واحد این کار را انجام میدهند.
صدای آنالوگ در مقابل دیجیتال
میخواهیم یک جمعبندی داشته باشیم و ویژگیهای خوب و بد هر دو فناوری صوتی را بررسی کنیم. تفاوت اصلی این دو صدا در نحوه رکورد یا ضبط شدن آنها است. صداهای آنالوگ به دلیل پروسه ضبط شدن و دیوایسهایی که با آن پردازش میشدند دارای نویزها و گرمایی هستند که باعث ایجاد یک کاراکتر خاص برای صداها میشود و شنیدن آن را برای شنوندهها جذابتر است. هنگام پردازش با دیوایسهای آنالوگی محدودیتی برای حجم صدا وجود نداشت و همانطور که گفتیم از منفی بینهایت تا مثبت بینهایت میتواند متغیر باشد.
با اینکه این دیوایسها رنگ و کاراکتر زیبایی به صدا میدهند اما کار کردن با آنها معایبی نیز دارد. اولین مورد هزینهی زیاد تهیه دیوایسهای آنالوگی است. دیوایسهای آنالوگ که با برق کار میکنند در طولانی مدت داغ میشوند و این داغ شدن تغییراتی در صدا ایجاد میکند؛ یعنی یک کمپرسور آنالوگ در ابتدای کار یک رنگ و کاراکتر به صدا میدهد و مثلا پس از 3 ساعت کار کردن با آن یک رنگ و کاراکتر دیگر به صداها میدهد. نگه داری از این دیوایسها کار دشواری است و ممکن است خراب شوند.
در دنیای دیجیتالی که با نرم افزارها سر و کار داریم خطای انسانی وجود ندارد. نرم افزار دقیقا هر تغییراتی که بخواهیم را برای ما انجام میدهد. بنابراین ایجاد تغییرات روی صدا در دنیای دیجیتالی راحتتر است. اما صداها شاید آن رنگ و گرمای آنالوگی را نداشته باشند که دوباره یادآوری میکنم تشخیص آن کار بسیار دشواری است (شاید مهندسان و طراحان صدا بتوانند آن را تشخیص دهند.) هر چند که با پلاگینهای سچوریتور و شبیهساز آنالوگی در دنیای دیجیتال نیز میتوانیم آن رنگ و گرمای آنالوگی را تا حدودی به صداها اضافه کنیم. هزینه استفاده از پلاگینها و نرمافزارهای آهنگسازی و میکس نیز بسیار کمتر از دیوایسهای آنالوگی است.
صدای آنالوگ زیباتر است؟
حال به سوال اصلی خود میرسیم:
همانطور که گفتیم صداهای آنالوگی از سیگنالهای پیوستهای تشکیل میشوند که این یعنی کاراکتر اصلی را حفظ میکنند. با اینکه نمونهبرداری با دقت بسیار بالایی برای تبدیل صدا به صدای دیجیتالی انجام میشود و تشخیص صدای دیجیتالی از صدای اصلی بسیار دشوار است، اما صدای آنالوگی گرما و رنگ زیباتری دارد و اگر بخواهیم مقداری احساسی بگوییم، صدای آنالوگ روح بیشتری دارد.
