معالجة الإشارات الصوتية

الإشارة الصوتية التناظرية هي إشارة مستمرة تُمثل بجهد أو تيار كهربائي، وهي مماثلة للموجات الصوتية في الهواء. وتتضمن معالجة الإشارة التناظرية تغيير هذه الإشارة المستمرة فعلياً عن طريق تغيير الجهد أو التيار أو الشحنة عبر الدوائر الكهربائية .

تاريخيًا، قبل انتشار التكنولوجيا الرقمية على نطاق واسع ، كانت المعالجة التناظرية هي الطريقة الوحيدة لمعالجة الإشارات. ومنذ ذلك الحين، ومع تطور الحواسيب والبرمجيات وانخفاض تكلفتها، أصبحت المعالجة الرقمية للإشارات هي الخيار الأمثل. ومع ذلك، في التطبيقات الموسيقية، لا تزال التكنولوجيا التناظرية مرغوبة في كثير من الأحيان، لأنها غالبًا ما تُنتج استجابات غير خطية يصعب محاكاتها باستخدام المرشحات الرقمية.

يُعبّر التمثيل الرقمي عن شكل الموجة الصوتية كسلسلة من الرموز، عادةً ما تكون أرقامًا ثنائية . وهذا يسمح بمعالجة الإشارات باستخدام الدوائر الرقمية مثل معالجات الإشارات الرقمية ، والمعالجات الدقيقة، والحواسيب متعددة الأغراض. تستخدم معظم أنظمة الصوت الحديثة نهجًا رقميًا لأن تقنيات معالجة الإشارات الرقمية أكثر قوة وكفاءة من معالجة الإشارات في المجال التناظري. ^{[ 11 ]}

تُستخدم معالجة الإشارات الصوتية عند بثّها لتحسين جودتها أو تحسين عرض النطاق الترددي أو زمن الاستجابة. في هذا المجال، تتمّ أهمّ عمليات معالجة الصوت قبل وصولها إلى جهاز الإرسال مباشرةً. يجب على معالج الصوت هنا منع أو تقليل التشويش الزائد ، والتعويض عن عدم خطية أجهزة الإرسال (وهي مشكلة محتملة في البثّ عبر الموجات المتوسطة والقصيرة )، وضبط مستوى الصوت الإجمالي إلى المستوى المطلوب.

التحكم النشط في الضوضاء هو تقنية مصممة لتقليل الصوت غير المرغوب فيه. من خلال إنشاء إشارة مطابقة للضوضاء غير المرغوب فيها ولكن بقطبية معاكسة، تلغي الإشارتان بعضهما البعض بسبب التداخل الهدام .

توليف الصوت هو توليد الإشارات الصوتية إلكترونيًا. والآلة الموسيقية التي تقوم بذلك تُسمى جهاز توليف الصوت. يمكن لأجهزة توليف الصوت إما محاكاة الأصوات أو توليد أصوات جديدة. كما يُستخدم توليف الصوت أيضًا لتوليد الكلام البشري باستخدام تقنية توليف الكلام .

تُغيّر المؤثرات الصوتية صوت الآلة الموسيقية أو أي مصدر صوتي آخر. تشمل المؤثرات الشائعة التشويه ، الذي يُستخدم غالبًا مع الغيتار الكهربائي في موسيقى البلوز والروك الكهربائية ؛ والمؤثرات الديناميكية مثل دواسات الصوت والضاغطات ، التي تؤثر على مستوى الصوت؛ والمرشحات مثل دواسات الواه-واه ومعادلات الصوت الرسومية ، التي تُعدّل نطاقات التردد؛ ومؤثرات التعديل ، مثل الكورس والفلانجر والفايزر ؛ ومؤثرات تغيير النغمة مثل مُغيّرات النغمة ؛ ومؤثرات الزمن، مثل الصدى والتأخير ، التي تُنشئ أصواتًا مُترددة وتُحاكي صوت الأماكن المختلفة.

يستخدم الموسيقيون ومهندسو الصوت ومنتجو التسجيلات وحدات المؤثرات الصوتية أثناء العروض الحية أو في استوديوهات التسجيل ، وعادةً ما يستخدمونها مع الغيتار الكهربائي، أو غيتار البيس، أو لوحة المفاتيح الإلكترونية ، أو البيانو الكهربائي . وبينما تُستخدم المؤثرات الصوتية في أغلب الأحيان مع الآلات الكهربائية أو الإلكترونية ، إلا أنه يمكن استخدامها مع أي مصدر صوتي، مثل الآلات الصوتية ، والطبول، والغناء. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

الاستماع الحاسوبي (CA) أو الاستماع الآلي هو مجال دراسة عام للخوارزميات والأنظمة المستخدمة في تفسير الصوت بواسطة الآلات. ^{[ 14 ] [ 15 ]} ولأن مفهوم "سماع" الآلة واسعٌ وغامضٌ إلى حدٍ ما، يسعى الاستماع الحاسوبي إلى الجمع بين عدة تخصصات كانت في الأصل تُعنى بمشاكل محددة أو كان لها تطبيق عملي مُحدد. يتحدث المهندس باريس سماراغديس ، في مقابلة مع مجلة Technology Review ، عن هذه الأنظمة قائلاً : "إنها برمجيات تستخدم الصوت لتحديد مواقع الأشخاص المتحركين في الغرف، ومراقبة الآلات تحسباً لأعطال وشيكة، أو تفعيل كاميرات المرور لتسجيل الحوادث." ^{[ 16 ]}

يستلهم تحليل الصوت الحاسوبي (CA) من نماذج السمع البشري ، ويتناول مسائل التمثيل، والتحويل ، والتجميع، واستخدام المعرفة الموسيقية، ودلالات الصوت العامة ، بهدف إجراء عمليات ذكية على الإشارات الصوتية والموسيقية بواسطة الحاسوب. ويتطلب ذلك تقنيًا مزيجًا من أساليب مجالات معالجة الإشارات ، والنمذجة السمعية ، والإدراك الموسيقي ، والمعرفة ، والتعرف على الأنماط ، والتعلم الآلي ، بالإضافة إلى أساليب الذكاء الاصطناعي التقليدية لتمثيل المعرفة الموسيقية. ^{[ 17 ] [ 18 ]}