فناوری موسیقی شامل تمام ابزارها، دستگاه‌ها و نرم‌افزارهای تکنولوژیکی است که در ایجاد، اجرا، ضبط و توزیع موسیقی استفاده می‌شوند. این به طور قابل توجهی تکامل یافته است، از سازهای باستانی تا سیستم عامل های دیجیتال مدرن، و نحوه تولید و مصرف موسیقی را تغییر داده است.
تکامل فناوری موسیقی را می توان به سازهای اولیه مانند فلوت ساخته شده از استخوان پرندگان و طبل از پوست حیوانات ردیابی کرد. قرن‌های 18 و 19 اختراعات مکانیکی مانند مترونوم را معرفی کردند که به نوازندگان کمک کرد تا سرعت ثابتی داشته باشند. قرن بیستم با اختراع گرامافون، رادیو، گیتار الکتریک، سینت سایزرها و توسعه تولید موسیقی مبتنی بر رایانه شاهد انقلابی بود.
درک فناوری موسیقی مستلزم دانش اولیه صدا است. صدا موجی است که در هوا، آب یا جامدات حرکت می‌کند و می‌توان آن را با طول موج ( \(\lambda\) )، فرکانس ( \(f\) )، دامنه و سرعت ( \(v\) ) مشخص کرد. زیر و بمی صدا با فرکانس آن تعیین می شود که بر حسب هرتز (Hz) اندازه گیری می شود و بلندی آن به دامنه مربوط می شود. سرعت صوت در هوا در دمای اتاق تقریباً 343 متر بر ثانیه (m/s) است.
معادله سرعت صوت، \(v = \lambda \times f\) است که \(v\) سرعت، \(\lambda\) طول موج و \(f\) فرکانس است.
موسیقی الکترونیک از آلات موسیقی الکترونیک و تکنیک های تولید موسیقی مبتنی بر فناوری استفاده می کند. سینت سایزرها در موسیقی الکترونیک ضروری هستند و می توانند طیف وسیعی از صداها را با دستکاری شکل موج، فرکانس، دامنه و تایم تولید کنند.
یک مثال ساده موج سینوسی است که با \(y(t) = A \sin(2\pi ft + \phi)\) نشان داده می شود، که در آن \(A\) دامنه است، \(f\) فرکانس است، \(t\) زمان است و \(\phi\) زاویه فاز است. با تغییر این پارامترها، یک سینت سایزر می تواند صداهای مختلفی تولید کند.
فرآیند ضبط شامل گرفتن امواج صوتی از طریق میکروفون، تبدیل آنها به سیگنال الکتریکی و سپس ذخیره این سیگنال در یک رسانه است. تولید موسیقی مدرن از ایستگاه‌های کاری صوتی دیجیتال (DAWs) استفاده می‌کند که پلتفرم‌های نرم‌افزاری برای ضبط، ویرایش، میکس و مسترینگ آهنگ‌ها هستند.
DAW ها از الگوریتم های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) برای دستکاری صدا استفاده می کنند. به عنوان مثال، یک اکولایزر تعادل فرکانس ها را تنظیم می کند، یک کمپرسور محدوده دینامیکی را کنترل می کند، و Reverb محیط های صوتی را شبیه سازی می کند.
رابط دیجیتال ابزار موسیقی (MIDI) یک استاندارد فنی است که یک پروتکل، رابط دیجیتال و رابط‌هایی را برای اتصال آلات موسیقی الکترونیک، رایانه‌ها و سایر دستگاه‌های صوتی برای پخش، ویرایش و ضبط موسیقی توصیف می‌کند. یک پیام MIDI حاوی اطلاعاتی در مورد نت (مانند زیر و بم و مدت آن) است، اما نه خود صدا، که امکان کنترل انعطاف پذیر بر ابزارهای دیجیتال را فراهم می کند.
نمونه‌ای از ساختار پیام MIDI برای یک رویداد یادداشت (که نشانه شروع یک یادداشت در حال پخش است) می‌تواند به صورت \[[وضعیت، یادداشت\ شماره، سرعت] \] نمایش داده شود، جایی که بایت وضعیت نوع پیام را تعیین می‌کند. ، Note Number گام را مشخص می کند و Velocity شدت نت را مشخص می کند.
اینترنت به طرز چشمگیری نحوه دسترسی و توزیع موسیقی را تغییر داده است. سرویس‌های پخش موسیقی مانند Spotify، Apple Music و SoundCloud از الگوریتم‌های فشرده‌سازی برای کاهش اندازه فایل‌های صوتی دیجیتال استفاده می‌کنند که باعث می‌شود پخش موسیقی با کیفیت بالا از طریق اینترنت کارآمد باشد. رایج‌ترین فرمت فشرده‌سازی صدا MP3 است که از کدگذاری ادراکی و مدل‌های روان‌آکوستیک برای حذف اجزای غیرقابل شنیدن صدا استفاده می‌کند و اندازه فایل را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد بدون اینکه بر کیفیت درک شده تأثیر بگذارد.
الگوریتم فشرده سازی MP3 تبدیل فوریه را برای تبدیل امواج صوتی از حوزه زمان به حوزه فرکانس تقریبی می کند، جایی که سپس به طور انتخابی فرکانس ها را بر اساس پوشش شنیداری حذف می کند. عبارت اصلی برای تبدیل فوریه \(X(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-j\omega t} dt\) است، جایی که \(x(t)\) سیگنال حوزه زمان است و \(X(\omega)\) نمایش دامنه فرکانس است.
پیشرفت در هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی، آینده فناوری موسیقی را شکل می دهد. الگوریتم‌های هوش مصنوعی اکنون می‌توانند موسیقی بسازند، صداهای واقعی ساز تولید کنند و حتی موسیقی را به سبک آهنگسازان یا ژانرهای خاص اجرا کنند. واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) نیز راه‌های جدیدی را برای تجربه و تعامل با موسیقی معرفی می‌کنند.
تأثیر فناوری بر موسیقی عمیق و همیشه در حال تحول است و نه تنها نحوه تولید و مصرف موسیقی را شکل می دهد، بلکه بر خلاقیت و نوآوری موسیقی نیز تأثیر می گذارد.
