جودة الصوت

تُعرَّف جودة الصوت عادةً بأنها تقييم لدقة ووضوح ونقاء الصوت الصادر من جهاز إلكتروني. ويمكن قياس الجودة وفقًا لمجموعة محددة من المعايير، كما هو الحال عند استخدام أدوات لقياس دقة الجهاز في إعادة إنتاج صوت أصلي؛ أو يمكن قياسها بشكل ذاتي، كما هو الحال عند استجابة المستمعين البشريين للصوت أو تقييم مدى تشابهه المُدرَك مع صوت آخر. ^{[ 1 ]}

تعتمد جودة الصوت في التسجيلات الصوتية على عدة عوامل، منها المعدات المستخدمة في إنتاجها، ^{[ 2 ]} وعمليات المعالجة والتحسين التي أُجريت عليها، والمعدات المستخدمة في إعادة إنتاجها، بالإضافة إلى بيئة الاستماع. ^{[ 3 ]} في بعض الحالات، قد تُطبَّق عمليات معالجة مثل معادلة الصوت ، أو ضغط النطاق الديناميكي ، أو معالجة الصوت المجسم ، لإنتاج صوت يختلف اختلافًا كبيرًا عن الصوت الأصلي، ولكنه قد يكون أكثر قبولًا لدى المستمع. وفي حالات أخرى، قد يكون الهدف هو إعادة إنتاج الصوت بأقرب صورة ممكنة للأصل.

عند تطبيق مفهوم جودة الصوت على أجهزة إلكترونية محددة، مثل مكبرات الصوت والميكروفونات ومضخمات الصوت وسماعات الرأس، فإنه يشير عادةً إلى الدقة، حيث توفر الأجهزة عالية الجودة دقة أعلى في إعادة إنتاج الصوت. أما عند تطبيقه على مراحل المعالجة، مثل إتقان التسجيلات، فقد تكون الدقة المطلقة ثانوية مقارنةً بالاعتبارات الفنية أو الجمالية. وفي حالات أخرى، مثل تسجيل عرض موسيقي مباشر، قد تشير جودة الصوت إلى التوزيع الأمثل للميكروفونات في الغرفة لتحقيق الاستفادة القصوى من خصائصها الصوتية .

يُخزَّن الصوت الرقمي بصيغٍ عديدة. أبسطها صيغة PCM غير المضغوطة ، حيث يُخزَّن الصوت كسلسلة من عينات صوتية مُكمَّمة، متباعدة بفواصل زمنية منتظمة. ^{[ 4 ]} كلما تقاربت العينات زمنيًا، أمكن إعادة إنتاج ترددات أعلى. وفقًا لنظرية أخذ العينات ، يمكن وصف أي إشارة محدودة النطاق الترددي (لا تحتوي على مُكوِّن جيبي نقي)، أي ذات نطاق ترددي B، بدقة تامة بأكثر من 2B عينة في الثانية، مما يسمح بإعادة بناء الإشارة التناظرية محدودة النطاق الترددي بدقة تامة. ^{[ 5 ]} على سبيل المثال، بالنسبة لنطاق التردد السمعي البشري بين 0 و20  كيلوهرتز، يجب أخذ عينات الصوت بمعدل يزيد عن 40  كيلوهرتز. نظرًا للحاجة إلى ترشيح الترددات فوق الصوتية الناتجة عن التحويل إلى إشارة تناظرية، تُستخدم عمليًا معدلات أخذ عينات أعلى قليلًا: 44.1  كيلوهرتز ( صوت الأقراص المدمجة ) أو 48  كيلوهرتز ( أقراص DVD ).

في تقنية PCM، يصف كل مقطع صوتي ضغط الصوت في لحظة معينة بدقة محدودة. ينتج عن هذه الدقة المحدودة خطأ التكميم ، وهو نوع من التشويش يُضاف إلى التسجيل. لتقليل خطأ التكميم، يمكن استخدام دقة أعلى في كل قياس على حساب زيادة حجم المقاطع (انظر عمق بت الصوت ). مع كل بت إضافي يُضاف إلى المقطع، ينخفض ​​خطأ التكميم بمقدار 6 ديسيبل تقريبًا . على سبيل المثال، يستخدم صوت الأقراص المدمجة 16 بت لكل مقطع، وبالتالي سيكون تشويش التكميم فيه أقل بحوالي 96 ديسيبل من أقصى مستوى ممكن لضغط الصوت (عند جمعه على كامل عرض النطاق الترددي).

تعتمد المساحة المطلوبة لتخزين PCM على عدد البتات لكل عينة، وعدد العينات في الثانية، وعدد القنوات. بالنسبة للصوت المضغوط (CD)، يبلغ هذا 44100 عينة في الثانية، و16 بتًا لكل عينة، وقناتين للصوت الاستريو، ما يؤدي إلى 1411200 بت في الثانية. مع ذلك، يمكن تقليل هذه المساحة بشكل كبير باستخدام ضغط الصوت . في ضغط الصوت، تُعالج عينات الصوت باستخدام مُشفِّر صوتي . في المُشفِّر غير المضغوط، تُعالج عينات الصوت دون فقدان أي معلومات، وذلك بتجميع العينات المتكررة أو الزائدة في شكل تخزين أكثر كفاءة. ثم يُعيد مُفكِّك التشفير غير المضغوط إنتاج PCM الأصلي دون أي تغيير في الجودة. عادةً ما يُحقق ضغط الصوت غير المضغوط انخفاضًا في حجم الملف بنسبة 30-50%. من بين مُشفِّرات الصوت غير المضغوطة الشائعة: FLAC و ALAC و Monkey's Audio وغيرها.

إذا لزم ضغط إضافي، يمكن استخدام تقنيات ضغط الصوت مع فقدان البيانات ، مثل MP3 و Ogg Vorbis و AAC . في هذه التقنيات، تُحسّن تقنيات الضغط بدون فقدان البيانات من خلال معالجة الصوت لتقليل دقة التفاصيل التي يصعب أو يستحيل على السمع البشري إدراكها، وذلك باستخدام مبادئ علم النفس الصوتي . بعد إزالة هذه التفاصيل، يمكن تطبيق ضغط مع فقدان البيانات على الجزء المتبقي لتقليل حجم الملف بشكل كبير. بالتالي، يسمح ضغط الصوت مع فقدان البيانات بتقليل حجم الملف بنسبة تتراوح بين 75% و95%، ولكنه ينطوي على خطر انخفاض جودة الصوت في حال فقدان معلومات مهمة عن طريق الخطأ.

• قياسات نظام الصوت
• مقارنة التسجيل التناظري والرقمي
• جودة الصوت المُقدمة
• مؤشر جودة الكلام باستخدام المعينات السمعية (HASQI)
• دقة عالية
• قياس مكبر الصوت
• التقييم الإدراكي لجودة الصوت (PEAQ)
• التقييم الإدراكي لجودة الكلام (PESQ)
• TIA/EIA-920 – معيار للاتصالات الهاتفية الرقمية عالية الجودة