Transcript Lagring av digitalt ljud

Lagring av digitalt ljud LJUD 3 2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 1 Agenda 1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
Vad ljud är Hur ljud beskrivs Hur digitalt ljud lagras Analog ljudteknik – signalöverföring och högtalarteknik Klippteknik (workshop) 2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 2 Kriterier som påverkar utvecklingen
Ljudkvaliteten
– beroende av upplevelsen av ljudet
Tillgängligheten
– beroende av rättigheter, patent, pris
Output
signal
Input Signal
Output
signal
Output
signal
Input Signal
2012-­‐09-­‐17 Input Signal
Olle Karlsson | [email protected] Output
signal
Input Signal
3 Digital teknik
• 
2012-­‐09-­‐17 PCM – Pulse Code Modulation
Ljudet har samplats, dvs att signalens värden har lästs av med ett visst
tidsintervall (samplingsfrekvens) och med en viss upplösning (bitdjup). Varje
värde får ett exakt värde. För CD-skivor är dessa värden 44.1 kHz och 16 bitar.
Olle Karlsson | [email protected] 4 Digital komprimeringsteknik
•  Lossless
–  fiffiga metoder för att reducera datamängden utan att
ljudkvaliteten förändras
•  Lossy
–  psykoakustiska metoder för att reducera datamängden utan
märkbart försämrad ljudkvalitet
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 5 Digital ’lossless’
komprimeringsteknik
• 
• 
ADPCM – Adaptive Differential PCM
Oftast skiljer sig de samplade värdena
endast lite från föregående värde. Därför
kan det räcka med att lagra skillnaderna
mellan samplingarna. DPCM lagrar
värdena som 4-bitarsvärden oavsett
originalljudets upplösning. Med ADPCM
får man plats med 4 gånger så mycket
ljud på en CD-skiva jämfört med vanlig
CD-skiva som har kodats enligt formatet
PCM.
DPCM – Differential PCM
Genom att försöka förutsäga vad nästa värde skall bli så räcker det att endast
lagra de värden som skiljer sig från de förutsagda värdena. På så sätt minskar vi
den totala datamängden ytterligare. DPCM kräver mer datorkraft än vad PCM
och ADPCM behöver.
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 6 Digitala ’lossy’
komprimeringstekniker
Klassisk “MPEG Perceptual Audio Coder” (principle)‫‏‬
Audio in
Analysis
Filterbank
Quantization
& Coding
Encoding of
Bitstream
bitstream
out
Perceptual
Model
• 
Vanliga ljudformat: se separat blad (se kurshemsidan)
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 7 Bitrate
Vad innebär “variabel” bitström?
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 8 Progress in Compression Efficiency
140
120
Bitrates for ”good
quality” stereo
coding [kbit/s]
100
80
60
40
20
0
MP3
‫)‏‬1992(
2012-­‐09-­‐17 MPEG-2 AAC
‫)‏‬1996(
MPEG-4 AAC
‫)‏‬2000(
Olle Karlsson | [email protected] AAC+
‫)‏‬2004(
9 Demo ”lossy” compression
Ogg1
176kb
jazzlåt
mp3
32 kbit
76kb
Ogg0
140kb
3.2MB
mp3
64 kbit
152kb
mp3
128 kbit
300kb
mp3
120 kbit
variable
268kb
Ogg1
Castanet
8kb
16kb
20kb
28kb
340kb
24kb
mp3
32 kbit
mp3
64 kbit
Ogg0
mp3
120 kbit
variable
mp3
128 kbit
filstorlek
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 10 Lyssningstester - lossy tekniker
•  Maskering
•  Originalljud
•  Mp3
–  Olika bitrates: 32, 64 och 128 kb/s
•  Vorbis
–  Olika bitrates: ca 80, 96 och 160kb/s
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 11 midi
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 12 midi
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 13 midi
tryck ner C3-tangenten på tangentbordet med full styrka
NoteOn 71 127
NoteOff 71 0
NoteOn ch3 71 127
NoteOff ch3 71 0
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 14 General MIDI GM
General MIDI Level 1 compatible instruments are required to be able to:
•  Allow 24 voices to be active simultaneously
(including at least 16 melodic and 8 percussive
voices)
•  Respond to note velocity
•  Support all 16 channels simultaneously (with
channel 10 reserved for percussion)
•  Support polyphony (multiple simultaneous notes)
on each channel
Melodic sounds
Piano:
1 Acoustic Grand Piano
2 Bright Acoustic Piano
3 Electric Grand Piano
4 Honky-tonk piano
5 Electric Piano 1
6 Electric Piano 2
7 Harpsichord
8 Clavi
Chromatic Percussion:
9 Celesta
10 Glockenspiel
11 Music box
12 Vibraphone
2012-­‐09-­‐17 13 Marimba
14 Xylophone
15 Tubular Bells
16 Dulcimer
Olle Karlsson | [email protected] 15 Kategorisering ljud - datormusik
Music
AI
research
Computer
Science
Theory
Performance
Composition
Programming
Psychomusicology
Psycology
Cognition
Computer
Music
Digital
hardware
Psychoacoustics
Digital
Signal
processing
Acoustics
Device design
2012-­‐09-­‐17 Engineering
Olle Karlsson | [email protected] Physics
16 Diskussion
Tillsammans med din bänkgranne:
1. Diskutera vilka fel som kan uppstå vid inspelning av ljud till en digital
(lagrings)enhet
(dvs ljudredigeringsprogram alternativt mp3-recorder, eller
motsvarande).
2. Diskutera vilka som ni upplever är de 3 vanligaste digitala
ljudformatet idag?
Har formaten några för respektive nackdelar?
2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 17 Frågor?  2012-­‐09-­‐17 Olle Karlsson | [email protected] 18