עיבוד אותות קול

אות שמע

עיבוד אותות קול או עיבוד קול הוא עיבוד או שינוי מכוון של אותות קול או שמע בצורה ספרתית או אנלוגית המתבצע לרוב על ידי התקנים אלקטרוניים, ומערכות מחשב, אשר קולטים את הקול באמצעות מיקרופון, ממירים לתחום הספרתי ומבצעים על הנתונים עיבוד אותות ספרתי או עיבוד אותות אנלוגי, מאחסנים את הפלט, דוחסים או משדרים ופולטים אותו לאחר העיבוד על ידי רמקולים. התחום השייך לעיבוד אותות בהנדסת חשמל ופיזיקה. תחום השמיעה האנושי משתרע בין 20 הרץ ל-20 קילו הרץ ונקבע על ידי הפיזיולוגיה של השמיעה האנושית ופסיכולוגיה הנחקר על ידי תחום הפסיכו-אקוסטיקה.

יישומים

יישומי עיבוד קול קיימים בתחומים רבים ומגוונים החל ממכשיר טלפון פשוט ועד מערכות מתוחכמות ומורכבות הכוללות יכולות לזיהוי דיבור, זיהוי תווית קול מסוימת של אדם מסוים בתחום מודיעין אותות כדוגמת מערכת אשלון המסוגלת לקלוט מיליוני שיחות ברחבי העולם ולזהות מתוכם טרוריסט מבוקש. עיבוד הקול נעשה בחומרה או בתוכנה או שילוב של שניהם. מקודדי קול למשל קיימים בכל מערכות אלקטרוניקה ביתית החל מנגן מדיה כגון iPod, DVD, מערכות קולנוע בית וסטריאו, מערכות VOIP ותוכנות כדוגמת סקייפ.

התקנים לעיבוד קול במוזיקה

בהקלטת מוזיקה משתמש טכנאי הקול במספר התקני עיבוד בסיסיים:

מיקסר (מאנגלית: Mixer, מערבל) – התקן הקולט אותות קול ממקורות שונים ומנתב אותם לערוצים שונים, מגביר או מנמיך אותם לפי צורכי המעבד כדי ליצור איזון בין הכלים והצלילים השונים.
אקולייזר (מאנגלית: equalizer, משווה) – משמש לתיקון צליל ומשווה תדרים לשם שינוי בעקומת ההיענות (frequency response) במערכות קול, הוא משמש גם למניעת משוב אקוסטי (פידבק). ההתקן מעניק אפשרות להגביר או להנמיך תחומי תדרים של צלילים, וזאת על מנת ליצור איזון ותחושת "צליל נקי".
התקני אפקטים – התקנים הקולטים אותות קול ומבצעים בו שינויים או תוספות. האפקטים המקובלים היום הם Reverb – הד מרוח, Delay – הד מחזורי. ניתן ליצור אין ספור סוגי אפקטים. כיום מכשירים אלה הם בעלי מעבדים דיגיטליים, אך בעבר על מנת לקבל אפקט מריחה השתמשו בקפיץ ברזל שבעזרת חיבורו לממברנה שהשמיעה את הצליל, הרעידה את הקפיץ, הקפיץ שמר על רעידה דועכת גם לאחר שהפסיקו את פעולת המברנה, הרעידה נקלטה על ידי מיקרופון והועברה חזרה למיקסר.

סוגי עיבוד

סינון רעשים

ערך מורחב – מסנן (אלקטרוניקה)

בין יתר צורות העיבוד ניתן למנות גם סינון רעשים. ניתן להסתכל על כל אות בציר הזמן, כלומר עוצמה כתלות בזמן, וניתן להסתכל עליו בציר התדר: עוצמה כתלות בתדר מסוים. כך למעשה נוח לראות כי אותות שמע מורכבים מכמה תדרים. ישנו תחום תדרים צר אשר אוזן האדם מסוגלת לשמוע. תדרים קיצוניים בתוך תחום זה, למשל צפצוף בתדר גבוה, עלולים להישמע כרעשים. לצורך כך ניתן לבנות מסננים ספרתיים או אנלוגיים, חלקם אפילו משתמשים רק בדגימות של האות, כך שאלה מעבירים (מגבירים) את התדרים שאותם אנו מעוניינים לשמוע, ואינם מעבירים (מנחיתים) את התדרים הלא רצויים.

ישנם 4 סוגים בסיסיים של מסננים:

LPF – Low Pass Filter, מסנן המעביר תדרים נמוכים בלבד ומנחית תדרים גבוהים. (לאחר סינון נשמע קול בס עמוק)

HPF – High Pass Filter, מסנן המעביר תדרים גבוהים בלבד ומנחית תדרים נמוכים. (לאחר סינון נשמע קול גבוה וצפצפני)

BPF – Band Pass Filter, מסנן המעביר רק תדרים מסוימים ואת היתר לא מעביר. אפשר למשל להיעזר בו כדי "להיפטר" ממידע בתדרים שאוזן האדם בין כה אינה שומעת ולכן שמירתם נחשבת "בזבוז".

BSF – Band Stop Filter, מסנן המנחית רק תחום תדרים מסוים ואת היתר מעביר. לדוגמה, אם הרעש מופיע בתדר לא קיצוני, הנשמע לאוזן, ונרצה "להיפטר" ממנו תוך ויתור על מידע חיוני שחלקו נמצא גם הוא בתדר זה, נשתמש במסנן זה.

עיבוד אותות פיזי

במעבר גלים בתוך חומרים (לדוגמה דרך דלת) הקול שאנו שומעים משתנה, עצם התקדמות גל הקול באוויר, מתקדמים רק תדרים ספציפיים ויש לנו מסננים טבעים שמתרחשים עקב מעבר הקול דרך עצמים.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא עיבוד אותות קול בוויקישיתוף