Запись сигнала через звуковую карту

Обновлено: 04.07.2024

Благодаря изобилию торрент-трекеров и других свободных ресурсов найти и скачать на компьютер можно практически любой мультимедийный контент. Но, впрочем, здесь есть свои исключения. Как быть, к примеру, если вещание ведётся в потоковом режиме и где гарантия, что онлайновая аудио передача, запись которой вы хотели бы иметь у себя на ПК, будет затем выложена в интернет? В таких случаях лучше не полагаться на авось, а взять и произвести запись звука с компьютера самостоятельно.

В этом нет ничего сложного, вам даже не понадобятся специальные программы, впрочем, их использование было бы предпочтительным. Рассмотрим сначала как записать звук с компьютера средствами самой системы. В популярных версиях Windows имеется такой полезный инструмент как «Звукозапись», позволяющий захватывать аудиопоток как с микрофона, так и со звуковой карты. Но прежде чем приступать к делу, необходимо проверить доступность на компьютере соответствующего записывающего устройства.

Запись звука на компьютере средствами Windows

Кликните правой кнопкой мыши по иконке звука в трее и выберите в меню «Записывающие устройства» (или «Звуковые устройства»).

С большой долей вероятности в открывшемся окошке на вкладке «Запись» вы обнаружите только микрофон, что, однако, не означает, что другие записывающие устройства недоступны. Кликаем ПКМ по пустому месту окна и выбираем в меню «Показать отключенные устройства». Если в списке появится «Стерео микшер» или «What U Hear», замечательно, его-то мы как раз и будем использовать для захвата звука. Нажмите по нему ПКМ, в меню выберите сначала «Включить», а затем «Использовать по умолчанию».

Сохранив настройки, запустите через меню Пуск стандартное приложение «Звукозапись» или «Запись голоса» (в Windows 10).

Как им пользоваться, полагаем, объяснять не нужно, вся работа здесь сводится к нажатию одной кнопки. Записываться аудио будет с динамиков, если же вам нужно произвести запись звука на компьютер с микрофона, вместо стерео микшера в настройках окошка «Звук» необходимо по умолчанию выбрать микрофон. Естественно, последний должен быть подключен к компьютеру.

Программы для записи звука с микрофона и аудиокарты

Приведённый выше способ прост и удобен, но подходит он, увы, не всем. Дело в том, что устройство «Стерео микшер» либо может быть не реализовано на уровне драйвера, либо заблокировано производителем звуковой карты. Звук с аудиокарты, однако, всё равно может быть записан, но для этого придётся воспользоваться сторонними программами. Таких программ существует немало, как платных, так и бесплатных. Одной из них является Audacity – простая, но мощная программа для записи звука и редактирования цифрового аудио.

Программа умеет записывать звук с внешнего и встроенного микрофона, микшера и канала Line In. На некоторых моделях аудиокарт возможен захват потокового вещания интернет-радио, то есть приложение можно использовать как средство записи звука из интернета на компьютер. Есть в Audacity также много других функций, но в данном случае нас интересует именно звукозапись. Порядок действий следующий. Запустите программу, выберите в качестве источника сигнала Windows WASAPI, а в качестве источника звука – нужное вам устройство, то бишь микрофон или аудиокарту.

К сожалению, по какой-то причине названия доступных устройств в Audacity отображаются крякозябрами, но это не такая уже и проблема, в конце концов, вы можете сделать пробные записи с обоих выходов, определить лучший и впредь выбирать его. Для захвата аудиопотока жмём красную круглую кнопку, для остановки – чёрный квадратик. Чтобы сохранить записанные данные в файл, идём в меню Файл – Экспортировать и выбираем нужный формат.

Для сохранения записи в MP3 может потребоваться установка библиотеки lame_enc.dll

Неплохой альтернативой Audacity может послужить Moo0 VoiceRecorder – простая программа для записи звука с компьютера. VoiceRecorder позволяет записывать звук с аудиокарты, микрофона и аудиокарты/микрофона одновременно, необходимый режим выбирается в выпадающем меню. Программой поддерживается запись в MP3 и WAV, вырезание тишины, выбор качества выходного файла. Захват звука производится нажатием кнопки «Записать», сохранение – нажатием кнопки «Стоп».

Из платных приложений можно порекомендовать программу АудиоМастер, особенно если нужно произвести запись звука на компьютере с микрофона. Для этого в меню жмём «Записать звук с микрофона», в открывшемся окне выбираем, если надо, устройство записи звука и жмём кнопку «Начать новую запись».

По завершении записи АудиоМастер предложит её отредактировать – изменить параметры голоса, увеличить громкость, добавить эффекты и прочее. Впрочем, сохранить записанный голос можно и без предварительного редактирования. Кликните по расположенной на панели инструментов иконке сохранения и выберите в окне мастера подходящий формат.

Запись звука с помощью онлайн-сервисов

И под конец мы рассмотрим третий вариант, а именно как записать звук на компьютер через микрофон с помощью специальных онлайновых сервисов. Будучи рассчитанными на самый широкий круг пользователей, они отличаются простотой и отсутствием каких-либо настроек. Среди наиболее популярных сервисов для записи звука с микрофона можно назвать OnlineVoiceRecorder, VoiceRecorder, Vocalremover и Dictaphone.

OnlineVoiceRecorder позволяет записывать аудио со встроенного и внешнего микрофона с последующим сохранением в файл формата MP3. Инструмент бесплатен, практически лишен настроек, имеет простой интуитивно понятный интерфейс, поддерживает предварительное прослушивание записи и её обрезку.

Похожий функционал предлагает другой бесплатный сервис VoiceRecorder. Этот онлайн-диктофон умеет перехватывать данные с микрофона и сохранять их в файл формата WAV (без потери качества).

Vocalremover – неплохой онлайновый диктофон, позволяющий вести запись с микрофона с последующим базовым редактированием и сохранением в форматы MP3, WAV и OGG на выбор. После записи аудио можно прослушать, из эффектов доступны изменения тембра и размера «комнаты».

Аналог Vocalremover – бесплатный сервис Dictaphone, позволяющий записывать звук с микрофона. От предыдущих ресурсов отличается возможностью наложения аудиодорожек и сохранения записи на сервере. Дополнительно онлайн-приложением поддерживается перемещение по записи с помощью мыши, отмена и повтор действий. При сохранении записи в файл доступен только один формат – MP3.

На этом, пожалуй, всё. Это были основные способы записи звука с колонок и микрофона на компьютер, какой из них лучше – решать вам. На наш взгляд более универсальным является использование сторонних десктопных программ, позволяющих записывать звук даже при недоступности микшера, что же касается онлайн-сервисов, их возможности ограничены, кроме того, для корректной работы им может понадобиться включение технологии Flash, использование которой сегодня считается небезопасным.

После недавней публикации про передачу OFDM, стало интересно проверить, каким способом эффективнее всего передавать данные по воздуху. Мы попробуем разные виды модуляции, и посмотрим какие из них лучше подойдут для передачи данных из одного конца квартиры или офиса в другой. Для тестов будет достаточно ноутбука, смартфона и программы MultiPSK.

Для тех кому интересно как это работает, продолжение под катом.

Для тестов мы воспользуемся программой MultiPSK, которая удобна тем, что поддерживает огромное количество разных стандартов связи, как любительских (они доступны как на прием, так и на передачу), так и профессиональных (доступен только прием). Разумеется, чтобы не делать статью гигантской, я выберу лишь наиболее популярные виды модуляции, и мы посмотрим что из этого получится. Изначально MultiPSK предназначена для радиосвязи, для чего звуковая карта должна подключаться к приемнику или передатчику, но ничего не запрещает воспроизводить сигнал прямо из колонок. Тест будет будет довольно простым — простой текст «1234567890» кодируется разными способами, сигнал проигрывается на ПК, и записывается смартфоном в другом конце квартиры. Разумеется, повторить нижеописанные опыты может любой желающий, никакого специального оборудования для этого не требуется.

Let's get started.

Частотная модуляция (FSK, Frequency Shift Keying)

Как нетрудно догадаться из названия, суть модуляции заключается в изменении частоты сигнала. Простейший способ, доступный в MultiPSK, это RTTY. В данном случае мы передаем данные с помощью переключения между двумя частотами с определенной скоростью. На спектре это видно весьма наглядно. Посмотрим, что происходит с сигналом при его передаче по воздуху. Сверху исходный сигнал, снизу принятый:

Помимо очевидного затухания, есть более неочевидное изменение амплитуды — сигнал стал «рваным», на выходе получилось что-то вроде биений. Интересно то, что проявляются они в моменты смены частоты, в моменты когда частота не меняется, изменения амплитуды минимальны. С чем это связано, сказать сложно.

Кстати о спектре, он исказился, хотя в принципе, форму сигнала угадать можно:

Посмотрим, сможет ли MultiPSK декодировать записанный звук. Увы, нет, на выходе лишь «мусор». Разные попытки нормализации и фильтрации к успеху также не привели:

Следующий сигнал, который интересно попробовать — MFSK, частотная модуляция, в которой количество частот больше 2х. Картинка «до» и «после» передачи примерно похожа на предыдущий результат.

Мы также видим биения амплитуды, возникающие вероятно, в процессе переотражения звука. Но есть заметный плюс — при большем количестве частот, декодирование сигнала происходит гораздо увереннее. За исключением «мусора» в паузе между сигналами, сами данные принимаются без ошибок.

Возможно, это также связано со скоростью передачи или другим алгоритмом декодирования, но результат довольно-таки интересен.

Фазовая модуляция (PSK, Phase Shift Keying)

Следующий вид модуляции — фазовая, при которой передается синусоидальный сигнал, а информация кодируется изменением фазы.

Сигнал BPSK «до» и «после» передачи:

Результат распознавания: определилось где-то 20-40% символов, из строки 1234567890, как можно видеть, можно различить 3, 4, 7 и 9.

Спектр не показан, т.к. для фазовой модуляции BPSK он представляет собой практически прямую линию.

Общая идея, я думаю, понятна, и более сложные виды сигналов рассматривать смысла нет — понятно что устойчивого декодирования не будет. Однако, чисто для «спортивного интереса», рассмотрим аналоговый сигнал.

SSTV (Slow Scan Television)

Этот режим по своей сути напоминает факс, и изменение частоты здесь кодирует яркость или цвет картинки во времени. Интересно посмотреть, насколько исказится изображение после передачи, и останется ли оно читабельным.

Сигнал «до» и «после»:

Картинка с котиком, и попытка её приема:

При должной фантазии, контур котика наверное можно угадать. Хотя если передавать что-нибудь попроще, типа «черного квадрата», наверное распознать изображение будет легче. Кстати, в этом один из плюсов аналоговой передачи данных перед цифровой — там где «цифра» уже перестанет работать, в аналоге, среди шумов, человеческий глаз или ухо вполне может уловить полезный сигнал.

Дополнение: частотная и временная характеристики

Кстати об аналоговом сигнале, как подсказали в комментариях, проверить амплитудно-частотную характеристику «канала передачи» можно, если воспроизвести белый шум и изменяющийся по высоте тон. Такой сигнал несложно сгенерировать в любом аудио-редакторе. Для теста файл был проигран в одном конце квартиры, а запись сделана в другом. Результат довольно интересен, как интересно и то, что высокие частоты не слышны вообще (в моем случае граница где-то 14КГц), а передача данных на них в принципе еще возможна:

И наконец, не менее интересный результат получается, если сгенерировать короткий звуковой импульс:

При подаче импульса длиной 0.01с, «эхо» длится практически в 10 раз дольше. Разумеется, это также должно учитываться при выборе скорости передачи данных.

Заключение

Как можно видеть, передача звука по воздуху (как наверное и через воду), это не так уж просто, из-за переотражений, затуханий и прочих эффектов. Несмотря на кажущуюся «несерьезность» задачи, надежно передать данные даже на 10 метров не так-то просто из-за искажений сигнала. Метод частотной модуляции MFSK оказался самым стабильным. И похоже, аналогичные опыты проводил не только я, статья о протоколе активации Яндекс-станции говорит о том, что в ней используется такой же способ передачи данных. Ну а в целом, чем проще модуляция и меньше скорость, тем больше шансов, что данные будут приняты без ошибок.

Желающие могут дальше поэскпериментировать самостоятельно, программу MultiPSK легко найти в интернете, количество поддерживаемых ею стандартов передачи довольно велико.

Все процедуры, связанные со звуком, в компьютере выполняются с помощью звукового контроллера. Он позволяет записывать звук, обрабатывать его и воспроизводить на внешних устройствах. Аудио карты персонального компьютера могут быть интегрированными в материнскую плату или выполненными в виде отдельного устройства. С помощью несложных приложений и утилит можно записать звук с любого источника.

Запись звука со звуковой карты

Аудио контроллер организует запись и воспроизведение звука приходящего на компьютер из любых источников. Кроме того на плате имеется разъём для подключения внешнего микрофона. Все операционные системы имеют встроенные средства для сохранения файлов, поэтому проблемы, как записывать со звуковой карты обычно не возникает. Для того чтобы осуществить запись с микрофона нужно нажать кнопку «Пуск», далее нажать «Все программы». В списке программ нужно открыть строку «Стандартные». В перечне стандартных программ, входящих в ОС, имеется строка с изображением микрофона и надписью «Звукозапись».

При этом микрофон включается, что можно определить по зелёному сегменту, который перемещается в секторе уровня записи, в зависимости от громкости звука. После нажатия строки «Начать запись» голосовая информация будет записываться. В этой строке, запись можно остановить, продолжить и сохранить в виде звукового файла. Ему можно присвоить конкретное имя. Все файлы сохраняются на жёстком диске.

Звуковая карта запись звука

Для полноценной записи звука с любых источников на компьютере предназначена бесплатная утилита UV SoundRecorder. Она позволяет выполнять следующие действия:

Записывать звук с любых источников
Сохранять записи в виде отдельных файлов
Объединять разные дорожки в один файл
Конвертировать запись в формат MP3
Работать с несколькими звуковыми контроллерами

Программу можно загрузить с официального сайта производителя. После установки утилиты, на вкладке будут видны все подключенные к компьютеру звуковые устройства. В данном случае к контроллеру подключен микрофон от WEB камеры и акустические системы. Чтобы начать запись звука с карты нужно выбрать любое устройство из списка. Радом с устройствами на вкладке расположены регуляторы уровня. В некоторых моделях звуковых контроллеров можно выбрать несколько линий для записи. Перед тем, как начинать запись нужно сделать несколько проб, выбирая оптимальный уровень сигнала. Если звук с нескольких устройств нужно записать в один файл, то это выбирается нажатием специальной кнопки. Такая же кнопка есть для записи информации в разные файлы. В процессе записи все файлы будут нумероваться.

Очень удобной для пользователей является возможность конвертации файлов в формат MP3. Для этого нужно поставить галочку в графе «Конвертировать в mp3 сразу после записи». Переключение «В один файл», «В разные файлы», при этом так же учитывается. Горизонтальным движком, в нижней части вкладки, устанавливается требуемый битрейт. Для записи речи достаточно установить 32 Кб/сек, а для записи музыкальных файлов, не менее 128 Кб/сек. Для управления процессом имеются две кнопки – «Запись» и «Проиграть»

Для записи любых файлов из компьютера на внешний носитель или оптический диск используется мощная многофункциональная программа Nero Burning ROM или её упрощённая версия Nero Express.

Всем доброго времени!

Иногда возникает, казалось бы, достаточно простая задача: записать звук, который слышно из наушников/колонок (или тот, который вы сами просто наговорите в микрофон).

Ну, например, услышали вы какую-то интересную онлайн-передачу, вам нужно записать аудио-урок для подчиненных или говорите с дальними родственниками и хотите поделиться записью с близкими. Но по закону подлости, с самыми простыми задачами, вроде этой, можно просидеть не один час, пока добьешься оптимального качества .

Собственно, в этой статье хочу показать пару примеров, как и чем можно записать звук на ПК. Думаю, заметка может быть весьма полезной для всех начинающих аудио-редакторов.

Как и чем записать звук

Сначала проверьте работоспособность микрофона

Если вы собираетесь вести запись с микрофона - проверьте в первую очередь его работоспособность. Для этого нажмите сочетание Win+R, и в окне "Выполнить" используйте команду mmsys.cpl (см. пример ниже).

Win+R - mmsys.cpl - настройки звука

Далее откройте вкладку "Запись" и укажите рабочий микрофон.

Важно! Если у вас в этой вкладке несколько устройств, то при неправильно выбранном микрофоне - вы не сможете сделать звукозапись (вас просто не будет слышно).

Выбираем устройство по умолчанию

Для правильного выбора - обратите внимание на ползунки справа (напротив каждого устройства). Если вы скажете что-нибудь в микрофон - вы увидите, как они позеленеют (в зависимости от громкости). См. пример ниже.

Кстати, обратите также внимание на то, что у современных ноутбуков есть встроенный микрофон: обычно расположен рядом с веб камерой, над экраном. См. пример на фото ниже.

Просто многие пользователи подключают к ноутбуку внешний микрофон, а выбирают в качестве используемого по умолчанию встроенный микрофон.

В результате их очень плохо слышно, т.к. говорят они не в тот микрофон (сумбурно объяснил, но думаю суть понятна. ).

Где обычно располагается микрофон на ноутбуке

Встроенное приложение в Windows: звукозапись (или запись голоса)

В ОС Windows уже встроено очень простое приложение для записи звука с микрофона. В Windows 7 оно называется "Звукозапись" (см. скрин ниже), в Windows 10 — "Запись голоса" (его проще запустить через поиск, см. пример ниже).

Звукозапись в Windows 7

Запись голоса (Windows 10)

В своем примере ниже покажу программу "Запись голоса" . После запуска программы — вам достаточно нажать только одну кнопку "Запись" (либо сочетание кнопок Ctrl+R).

Главное окно (запись голоса)

Далее вы сможете наблюдать за процессом записи: обратите внимание, что круг возле кнопки "Остановить запись" будет показывать активность микрофона (чем громче звук — тем больше в диаметре круг, см. скрин ниже).

После остановки записи, она отобразиться в меню слева. Ее можно прослушать, отрезать от нее ненужные фрагменты, переименовать, поделиться с кем-нибудь и пр. В общем-то, все самое необходимое для неискушенного пользователя.

Если возможностей стандартной программы в Windows вам недостаточно, рекомендую обратить внимание на специализированные программы (о паре из них расскажу ниже).

Audio Master (Аудио Мастер)

Аудио Мастер - главное окно программы / Кликабельно

Многофункциональная программа для работы с аудио. Позволяет не только полноценно редактировать аудио файлы, но и записывать речь с микрофона (или любой звук с колонок/наушников, например), извлекать музыку с аудио-CD дисков, создавать рингтоны для смартфонов, различные эффекты и пр.

программа позволяет захватывать звук с различных аудио-устройств: микрофона, звуковой карты, ТВ-тюнера и пр. (причем, захваченные части можно в последствии объединить). Аудио дорожку можно будет сохранить в форматы OGG, MP3, или WAV;
можно конвертировать музыку с аудио дисков (также в форматы OGG, MP3, или WAV). Причем, в процессе захвата можно отредактировать любой из треков: например, отрезать от него лишнюю часть;
возможность извлечь звук из видеофайла (например, многие "достают" свои любимые песни, мелодии и фразы и ставят их к себе на телефон);
программа позволяет работать со всеми популярными аудио-форматами: MP3, WAV, WMA, OGG, FLAC, M4R и др.;
возможность обрезать файлы и соединять несколько аудио-дрожек в одну;
есть возможность накладывать десятки различных эффектов (например, можно добавить эхо, попытаться изменить свой голос и пр.);
интуитивно просто интерфейс: для выполнения нужной задачи, достаточно выбрать ее из левого меню (см. скрин выше);
поддержка русского языка, и популярных ОС Windows 7, 8 ,10 (32/64 bits).

Что касается процесса начала записи — то сразу после установки и запуска приложения, просто выберите в окне вариант "Записать звук с микрофона" .

Запись звука с микрофона

После укажите устройство записи (Микрофон, см. скрин ниже), и начните запись. В общем-то, достаточно просто!

Audacity

Загрузить можно с Source Forge

Audacity - главное окно программы / Кликабельно

Бесплатная программа с открытым исходным кодом, позволяющая редактировать аудио-файлы. Также с ее помощью можно записать звук как с микрофона, так и с любого другого источника звука. Работает в ОС Windows, Mac OS X, GNU/Linux и др.

Отмечу, что по сравнению с предыдущим ПО, это несколько сложнее в освоении, т.к. здесь гораздо больше функций.

Audacity может записать живой звук с микрофона или аудио-карты компьютера (можно сделать это параллельно);
возможность обрезки, склеивания, копирования и удаления аудио-треков, добавленных в окно программы;
возможность добавить на редактировку в программу любые ваши прошлые записи, музыкальные треки и пр.;
поддерживает звук разной битности: 16-bit, 24-bit и 32-bit;
программа поддерживает плагины (причем, эффекты, которые они создают, могут быть изменены вами с помощью редактирования обычного текстового файла!);
любые ваши действия в программе могут быть отменены (причем, вы можете откатиться на любое количество шагов назад);
большинство действий по редактированию трека могут осуществляться с помощью клавиатуры (а значит, со временем, привыкнув, вы сможете очень быстро редактировать файлы);
режим просмотра спектрограммы частот (для визуального и простого восприятия).

Для справки : для записи звука, необходимо сначала установить уровень входного сигнала (см. скрин ниже, №1), затем выбрать устройство "Микрофон" (2), нажать кнопку записи (3).

Обратите внимание, как у вас начнет "играть" звуковая дорожка, в зависимости от громкости поступающего звука (4). Для остановки записи — нажмите кнопку "Стоп" (5).

Инструкция по записи звука в Audacity

В этом примере мы проверим, что основная (наименьшая) частота камертона составляет 440 Гц. Для этого будем использовать микрофон и звуковую карту, чтобы записать звуковые данные. А после применим к ним операцию БПФ и найдем частоты камертона. Начнем с записи двух секунд звукового сигнала на одном из каналов звуковой карты. Так как основная частота камертона составляет 440 Гц, то можно выбрать наименьшую частоту дискретизации, равную 8000 Гц.
Затем установим камертон рядом с микрофоном, придадим ему вибрацию и запустим сбор данных. Данная сессия сбора данных описана ниже.

Как правило, процесс сбора данных с внешнего устройства состоит из следующих четырех этапов:
1. Инициализация - создание объекта устройства.
2. Настройка - добавление каналов и управление процессом сбора данных через параметры устройства.
3. Выполнение - запуск устройства с последующим сбором или пересылкой данных.
4. Завершение - удаление объекта устройства.

Чтобы убедиться, что основная частота камертона составляет 440 Гц, сигнал оцифровывается и передается в MATLAB для анализа. Это установка для примера описанного ниже.

Инициализация
Первый шагом создадим объект с аналоговым входом (AI) для звуковой карты.

Настройка
Затем добавим к AI один канал и установим частоту дискретизации 8000 Гц и время сбора данных 2 с.

Сбор данных
Теперь мы готовы начать сбор данных. По умолчанию триггер устройства настроен на запуск по команде start. Перед этим нужно ударить по камертону, чтобы он начал вибрировать и издавать звук (свист будет также работать J).

Чтобы списать все данные.

Завершение работы с устройством
Как только все данные получены, можно завершить сессию сбора данных, удалив объект AI из пространства переменных.

Обработка результатов
Теперь определим частотные компоненты сигнала и отобразим результаты. Сначала рассчитаем абсолютное значение от БПФ данных.

A затем преобразуем его в дБ и выделим реальные частотные компоненты.

Результаты показывают основную частоту около 440 Гц и первую гармонику около 880 Гц. Простейший путь найти основную частоту:

Применение других видов оборудования
Этот пример можно повторить и с другими устройствами, изменив всего две строчки кода. Например, возьмем многофункциональную карту от National Instruments и создадим для нее объект аналогового ввода:

Аналогично, если бы мы использовали плату сбора данных компании Measurement Computing, наш код выглядел бы так:

Читайте также: