تشمل تكنولوجيا الموسيقى جميع الأدوات والأجهزة والبرامج التكنولوجية المستخدمة في إنشاء الموسيقى وأدائها وتسجيلها وتوزيعها. لقد تطورت بشكل كبير، من الآلات القديمة إلى المنصات الرقمية الحديثة، مما أدى إلى تغيير طريقة إنتاجنا واستهلاكنا للموسيقى.
يمكن إرجاع تطور تكنولوجيا الموسيقى إلى الآلات المبكرة مثل المزامير المصنوعة من عظام الطيور والطبول من جلود الحيوانات. قدم القرنان الثامن عشر والتاسع عشر اختراعات ميكانيكية مثل بندول الإيقاع، مما ساعد الموسيقيين على الحفاظ على إيقاع ثابت. شهد القرن العشرين ثورة مع اختراع الفونوغراف، والراديو، والغيتار الكهربائي، وأجهزة المزج، وتطوير إنتاج الموسيقى المعتمد على الكمبيوتر.
يتطلب فهم تكنولوجيا الموسيقى معرفة أساسية بالصوت. الصوت عبارة عن موجة تنتقل عبر الهواء أو الماء أو المواد الصلبة ويمكن تمييزها بطولها الموجي ( \(\lambda\) )، وترددها ( \(f\) )، وسعةها، وسرعتها ( \(v\) ). يتم تحديد درجة الصوت من خلال تردده، ويتم قياسه بالهرتز (هرتز)، ويرتبط ارتفاعه بالسعة. تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند درجة حرارة الغرفة حوالي 343 مترًا في الثانية (م/ث).
معادلة سرعة الصوت هي \(v = \lambda \times f\) حيث \(v\) هي السرعة، \(\lambda\) هو الطول الموجي، و \(f\) هو التردد.
تستخدم الموسيقى الإلكترونية الآلات الموسيقية الإلكترونية وتقنيات إنتاج الموسيقى القائمة على التكنولوجيا. تعتبر آلات توليف الأصوات ضرورية في الموسيقى الإلكترونية، فهي قادرة على توليد نطاق واسع من الأصوات عن طريق معالجة أشكال الموجات والتردد والسعة والجرس.
مثال بسيط هو الموجة الجيبية، ممثلة بـ \(y(t) = A \sin(2\pi ft + \phi)\) ، حيث \(A\) هي السعة، \(f\) هي التردد، \(t\) هو الوقت، و \(\phi\) هي زاوية الطور. ومن خلال تغيير هذه المعلمات، يمكن للمركب إنتاج نغمات مختلفة.
تتضمن عملية التسجيل التقاط الموجات الصوتية من خلال الميكروفون، وتحويلها إلى إشارة كهربائية، ومن ثم تخزين هذه الإشارة في وسط. يستخدم الإنتاج الموسيقي الحديث محطات عمل الصوت الرقمي (DAWs)، وهي عبارة عن منصات برمجية لتسجيل المسارات وتحريرها ومزجها وإتقانها.
تستخدم منصات العمل الرقمية خوارزميات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) لمعالجة الصوت. على سبيل المثال، يقوم المعادل بضبط توازن الترددات، ويتحكم الضاغط في النطاق الديناميكي، ويحاكي الصدى البيئات الصوتية.
الواجهة الرقمية للآلات الموسيقية (MIDI) هي معيار تقني يصف البروتوكول والواجهة الرقمية والموصلات لتوصيل الآلات الموسيقية الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الصوت الأخرى لتشغيل الموسيقى وتحريرها وتسجيلها. تحتوي رسالة MIDI على معلومات حول النغمة (مثل طبقة الصوت ومدتها)، ولكن ليس الصوت نفسه، مما يسمح بالتحكم المرن في الأدوات الرقمية.
مثال على بنية رسالة MIDI لحدث ملاحظة (الذي يشير إلى بداية ملاحظة يتم تشغيلها) يمكن تمثيله كـ \[ [الحالة، الملاحظة\ الرقم، السرعة] \]، حيث يحدد بايت الحالة نوع الرسالة يحدد رقم الملاحظة درجة الصوت وسرعة شدة النغمة.
لقد غيّر الإنترنت بشكل كبير كيفية وصولنا إلى الموسيقى وتوزيعها. تستخدم خدمات بث الموسيقى مثل Spotify وApple Music وSoundCloud خوارزميات الضغط لتقليل حجم ملفات الصوت الرقمية، مما يجعل بث الموسيقى عالية الجودة عبر الإنترنت فعالاً. تنسيق ضغط الصوت الأكثر شيوعًا هو MP3، والذي يستخدم التشفير الإدراكي والنماذج الصوتية النفسية لإزالة المكونات غير المسموعة من الصوت، مما يقلل حجم الملف بشكل كبير دون التأثير بشكل ملحوظ على الجودة المدركة.
تقارب خوارزمية ضغط MP3 تحويل فورييه لتحويل الموجات الصوتية من المجال الزمني إلى مجال التردد، حيث تقوم بعد ذلك بإزالة الترددات بشكل انتقائي بناءً على الإخفاء السمعي. التعبير الأساسي لتحويل فورييه هو \(X(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-j\omega t} dt\) حيث \(x(t)\) هي إشارة المجال الزمني، و \(X(\omega)\) هي تمثيل مجال التردد.
إن التقدم في الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي يشكل مستقبل تكنولوجيا الموسيقى. يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي الآن تأليف الموسيقى، وتوليد أصوات الآلات الواقعية، وحتى أداء الموسيقى بأنماط ملحنين أو أنواع محددة. يقدم الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) أيضًا طرقًا جديدة لتجربة الموسيقى والتفاعل معها.
إن تأثير التكنولوجيا على الموسيقى عميق ومتطور باستمرار، ولا يشكل فقط كيفية إنتاج الموسيقى واستهلاكها، بل يؤثر أيضًا على الإبداع والابتكار الموسيقي.
