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科普 | 声音和音频你分得清吗



声音

与音频

你分得清吗

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Sound


Audio





在处理麦克风和其他音频/音频设备时,“声音”和“音频”这两个术语司空见惯。了解这两个术语之间的区别将有助于了解该领域的专业人员,同时也使你能够在使用麦克风和其他音响/音频设备时更有效地进行沟通!


声音和声音的区别是什么? 声音和音频的关键区别在于它们的能量形式。声音是机械波能(纵向声波),它通过介质传播,在介质内引起压力的变化。音频是由电能(模拟或数字信号)构成的,以电的方式表示声音。

这个快速的回答涵盖了声音和音频之间的根本区别,但有更多的东西还需要知道。在本文中,我们将进一步讨论声音和音频之间的区别,以及麦克风如何使用这两种能量。








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什么叫声音


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声音被定义为一种振动,通常通过气体、液体或固体等传输介质,以可听见的纵向压力波传播。

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弗莱彻曲线

在能量上,声音是机械波能。声波就是物质通过介质(气体、液体或固体)传递能量的振动。

这些波有可能长距离移动,在路上携带能量。

虽然波浪可以移动很远,但介质(必须具有弹性和惯性)的移动是非常有限的。介质材料(微粒)不会远离平衡振荡。

声音是最容易理解的声音来自一个声音源(声音、乐器、扬声器、耳机等)。通过空气到达我们的耳朵,以便我们听到它。


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什么是音频?


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音频最简单地描述为代表声音的电能(主动或潜在)。

音频频率和声音一样,都在20赫兹-20000赫兹的可听范围内。与声音不同,没有“红外”或“超”音频频率。

音频可以进一步分为两类:模拟和数字。


模拟音频

Analog Audio

模拟音频表示声音是以电交流电压的形式存在的,无论是有源电压还是电位电压。

简单来说,声波在传播时会产生压力和位移的振荡变化。在周期中,这些变化会使介质中的微粒达到最大的稀薄和压缩状态(用赫兹或周期/秒来测量)。

模拟音频是与声音相吻合的交流电压的声音。在声音和音频之间的完全转换中,这些交流电压将具有与声波本身相同的频率和相对振幅。

将声音转换为音频的设备被称为“转换器”或传感器,例如麦克风(将声音转换成音频),扬声器和耳机(将音频转换成声音)。


数字音频

Digital Audio

数字音频是将声音信号转换为一系列二进制数字的技术。我们可以把数字音频看作是模拟音频的数字版本或数字化表示。

在本质上,数字音频和模拟音频都是以波形为基础来表示声音的。然而,数字音频的主要区别在于其离散性,而不是模拟音频的连续性。数字音频的波形由一系列不同幅度的微小样本点构成,这些样本点组合在一起,就形成了一个音频信号的数字化表示。

数字音频可以方便地存储在硬盘(包括光盘)、服务器或任何能够保存数字文件的地方。

常见的数字音频文件格式包括:

.aiff:这是苹果使用的标准未压缩光盘质量的音频文件格式。

.flac:这是Free Lossless Audio Codec(FLAC)的文件格式,它是一种开源的无损压缩编码器。
.mp3:这是一种开放源的有损音频编解码器,专为透明压缩立体声音频而设计,通常使用160-180千比特/秒的比特率。
.wav:这是Windows个人电脑常用的标准音频文件容器格式。它通常用于存储未压缩(PCM)的光盘质量声音文件。

与模拟信号不同,数字音频信号可以反复复制而不造成质量损失。

需要注意的是,为了听到数字音频,音频信号必须首先通过数字到模拟转换器(DAC)转换成模拟信号,以便驱动扬声器或耳机(它们本质上是模拟设备)进行播放。

同样,为了用麦克风记录数字音频,我们需要将麦克风产生的模拟音频信号通过模拟到数字转换器(ADC)转换为数字信号。一些麦克风(如USB麦克风)内部已经集成了这样的ADC,而其他麦克风则可能需要单独的ADC设备(如数字混音器或音频接口)来完成转换。


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麦克风的声音和音频作用


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麦克风充当将声波(机械波能)转换为音频信号(电能)的传感器。

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BETA5大振膜电容话筒

PM05广播级动圈麦克风

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在能量转换中,麦克风的关键组件是膜片。膜片会根据声压的变化而移动,而麦克风的设计则是根据膜片的运动来产生电信号。

通常,这种转换可以通过电磁感应(动圈麦克风)或静电原理(电容麦克风)来实现。

因此,当声音通过空气传播到达麦克风并使其膜片振动时,麦克风将输出一个音频信号。这就是任何一款麦克风的基本工作原理。

扬声器工作原理

扬声器本质上与麦克风正好相反,它接收模拟音频信号并将其转换为声音。扬声器的工作原理通常与我们的动态麦克风相似,也是基于电磁感应。

扬声器和麦克风一样,也使用膜片。然而,这个膜片更宽更厚,能够承受更高的电压。扬声器水平的音频信号被发送到扬声器,导致膜片推拉,进而产生与音频信号一致的声波。

因为扬声器本质上是反向的麦克风,所以有可能将它们反向连接,并将麦克风变成扬声器,反之亦然。