Компьютерные технологии записи и воспроизведения звука обладают рядом преимуществ по сравнению с аппаратурой, использовавшейся ранее, — магнитофонами и проигрывателями пластинок. Они позволяют производить быстрый поиск нужной фонограммы, качественное воспроизведение, её многократное использование без ухудшения качества. Звукозапись может быть произведена от любого подходящего источника звукового сигнала — микрофона, компакт-диска, магнитофона, проигрывателя пластинок, радиоприёмника, телевизора. Можно использовать и готовые звукозаписи, например, полученные из Интернета. Имеющиеся в компьютере звукозаписи можно легко отредактировать — соединить несколько записей в одну, сократить продолжительность записи, удалив ненужные фрагменты, наложить на звук спецэффекты. Отредактированные звукозаписи можно переписать на переносной носитель информации — звуковой компакт-диск, флэшку, магнитофонную кассету. Сохранённые на компьютере или любом другом цифровом носителе информации звукозаписи будут храниться без потери качества, их можно использовать в любой момент.

Преимущества компьютерных технологий звукозаписи позволяют использовать их непрофессионалу, по поручению учителя работу по обработке звука может выполнить даже ученик. Программное обеспечение, необходимое для работы со звуком, представлено различными продуктами, такими как Sound Forge и Audacity. Редактор Audacity сочетает в себе достаточно широкий набор инструментов с возможностью использовать их совершенно бесплатно. В данной методической разработке рассматриваются основные приёмы работы с этим редактором, при их помощи можно самостоятельно создавать звукозаписи высокого качества.

Звук и цифровой звук

Звук — это волнообразное давление воздуха. Если бы не было воздуха, мы бы не слышали звука. Уши чувствительны к изменению давления воздуха — звуковым волнам, поэтому живые существа слышат звуки. Когда издаётся звук, молекулы воздуха распространяются во все стороны со скоростью звука, равной — 330 м/с. Когда волна достигает уха, она заставляет вибрировать барабанную перепонку, с которой сигнал передается в мозг. Звук может быть коротким по времени: например, хлопок — это короткое одиночное колебание. Другой пример звуковой волны — периодическое колебание. К примеру, когда звонит колокол, воздух сотрясается от периодических колебаний стенок колокола. Если стенки колеблются медленно (т.е. частота их колебаний низкая), слышен звук низкого тона, если быстро (высокая частота), — высокого.

Характеристики звука

Высота звука определяется частотой звуковой волны. Чем выше частота, тем выше звучание. По частотному диапазону звуки делят на низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные.

Высота звука измеряется в герцах (Гц, Hz) или килогерцах (кГц, kHz): 1 Гц = 1 колебанию в секунду. Человеческое ухо распознает звуки в частотном диапазоне от 15 Гц до 20 кГц.

Громкость звука определяется амплитудой звуковой волны. Амплитуда — это размах колебания, т. е. максимальное отклонение колеблющейся величины от состояния покоя. Чем выше амплитуда, тем громче сигнал.

Громкость звука измеряется в децибеллах и обозначается — дБ. Единица измерения названа в честь Александра Грэма Белла. Приставка «деци-» применяется для обозначения единиц в долях, равных 1/10, соответственно децибел — это 1/10 Б.

Ухо человека воспринимает одинаковую громкость на разных частотах как звуки разной громкости. Для компенсации этого явления используют различные фильтры (тонкомпенсация), уменьшающие амплитуду средних частот и повышающие амплитуду крайних частот.

Цифровой звук

Все данные, хранящиеся в компьютере, имеют цифровую форму, они представлены в виде последовательностей цифр «0» и «1», т. е. закодированы в двоичной системе счисления, что обусловлено особенностями устройства компьютера. Звук, воспроизводимый с помощью компьютера, также хранится в его памяти в цифровом виде. При воспроизведении он сначала преобразуется в аналоговый сигнал, затем — в колебания воздуха, которые человек воспринимает органами слуха. При записи колебания воздуха преобразуются сначала в аналоговый сигнал, который затем уже в цифровую форму.

Для преобразований сигнала из цифровой формы в аналоговую и обратно используются специальные устройства: цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Они встроены в специальный блок компьютера, отвечающий за работу со звуком, в звуковую карту.

При записи звука в компьютер (например, с микрофона) АЦП преобразовывает поступивший с микрофона аналоговый сигнал в последовательность цифровых значений, которые передаются в компьютер. Этот процесс называется оцифровкой. Метод, который используется для преобразования аналогового сигнала в цифровой называется методом импульсного кодирования (PCM — Pulse Code Modulation). Принцип работы АЦП заключается в том, что через равные промежутки времени производятся измерения амплитуды аналогового сигнала (рис. 1).

Рис. 1. Измерения амплитуды аналогового сигнала

Эти измерения передаются дальше по электрическим цепям компьютера уже как последовательность чисел, несущих информацию об изменениях амплитуды. Другими словами, с электрического сигнала снимается отпечаток, являющийся цифровой моделью колебаний напряжения (т. е. амплитуды). Таким образом, цифровой сигнал по своей природе дискретен, т.е. прерывист, поскольку состоит из отдельных измерений. Промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала называется сэмпл. Сэмпл может быть определен как минимальный участок фонограммы, преобразованной в цифровую форму.