Волна — самый привычный портрет звука: её рисуют аудиоредакторы, плееры и голосовые сообщения в мессенджерах. По вертикали здесь — отклонение мембраны микрофона от покоя, а в цифровом звуке — просто числа, десятки тысяч в секунду. У CD их 44 100: по теореме Котельникова этого хватает, чтобы без потерь сохранить частоты до 22 кГц, то есть всё, что слышит человек.
Как это устроено
В трёхминутном треке около восьми миллионов отсчётов, а на картинке — сотня-другая столбиков. Поэтому каждый столбик сводит тысячи чисел к трём: минимуму, максимуму и среднеквадратичному значению (RMS). Пики показывают, насколько далеко уходит волна, RMS — насколько громко она звучит для уха. «Столбики», «кольца» и «спираль» рисуют громкость по RMS, «огибающая» — светлые пики вокруг плотной сердцевины.
Отношение пика к RMS многое говорит о записи. У живой акустики оно велико, а у современных громких мастеров компрессия его срезает, и волна превращается в сплошной кирпич — это видно даже без наушников. В живом режиме слой показывает последние миллисекунды звука как осциллограф и синхронизируется по переходу через ноль снизу вверх, как настоящий: ровно спетая нота стоит на экране неподвижно.
Немного истории
Первым рисовать звук научился фоноавтограф Эдуара-Леона Скотта де Мартенвиля (1857): игла, связанная с мембраной, царапала волну на закопчённой бумаге. Воспроизводить такие записи никто не собирался, но в 2008 году исследователи оцифровали фоноавтограмму 1860 года и услышали песенку «Au clair de la lune» — одну из самых старых записей человеческого голоса. Эдисон построил фонограф, который умел и писать, и играть, в 1877 году. Теорему об отсчётах Владимир Котельников доказал в 1933 году; на Западе её связывают с именами Найквиста и Шеннона.
Что покрутить
- «Стиль» «с отражением» ставит трек на зеркальную воду, «кольца» и «спираль» с несколькими «Кольцами / витками» сворачивают его в пластинку.
- «Цвет» «по громкости» зажигает припевы и гасит тихие места; «Сглаживание» превращает частокол в плавный силуэт.
- Положите волну поверх «Спектрограммы» того же трека — громкость и частоты сойдутся на одном постере. Слой векторный, так что его можно скачать в SVG и напечатать любого размера.
- Включите микрофон и режим «вживую»: при «Окне, мс» 5–10 видны отдельные периоды голоса. Загрузите трек или пришлите его из Студии кнопкой «Визуализировать в „Узорах“» — в режиме «авто» уже сыгранная часть портрета горит ярче, а видео со звуком («Скачать» → «Видео» → «Со звуком») покажет, как она растёт.
Спектрограмма
Хромаграмма
Осциллограф XY
Фигуры Хладни
Волны Фарадея