Obróbka dźwięku - Maciej Ruciński

Download Report

Transcript Obróbka dźwięku - Maciej Ruciński

Slide 1

Istota, parametry i narzędzia
obróbki dźwięku


Slide 2

X

Menu
Istota dźwięku

Parametry

Narzędzia

Linki

INFO


Slide 3

X

Istota dźwięku
Dźwięk to fala akustyczna rozchodząca się w danym
ośrodku sprężystym (ciele stałym, płynie, gazie).
Dźwiękiem nazywamy drgania akustyczne rozchodzące
się w ośrodku sprężystym zdolne wytworzyć wrażenie
słuchowe, które dla człowieka zawarte są w paśmie
między częstotliwościami granicznymi od ok. 20 Hz
do 20 kHz.


Slide 4

X

Dźwięk, jako drgania cząsteczek, może rozchodzić się
tylko w ośrodku sprężystym. Wynika z tego, że mamy
do czynienia z ruchem falowym, który charakteryzuje
się tym, iż cząsteczka pobudzona przekazuje energię
cząstce sąsiedniej, a sama drga wokół własnej osi.
Mamy trzy ośrodki sprężystości: - gazowy - ciekły – stały
W potocznym znaczeniu dźwięk to każde rozpoznawalne
przez człowieka pojedyncze wrażenie słuchowe.


Slide 5

X

Obiektywna klasyfikacja dźwięków jako fal:
• ton
• wieloton (dźwięk o widmie prążkowym)
- harmoniczny
- nieharmoniczny
• szum (mający widmo ciągłe)
- szum biały
- szum barwny


Slide 6

X

Pierwszego zapisu dźwięku za pomocą urządzenia
zwanego fonografem dokonał w 1877 r. Amerykanin
Thomas Alva Edison. Drgająca membrana przechwytywała
dźwięki i przekazywała je na igłę żłobiącą spiralny
rowek w obracającym się wałku pokrytym metalową folią.
Ponowne przejście igły wzdłuż wyrytych na wałku rowków
umożliwiało wprawienie w ruch innej membrany
połączonej z tubą głosową.
Dźwięk (w rozumieniu akustyki) składa się z tonów.


Slide 7

X

Parametry dźwięku
Właściwości fizyczne dźwięku mają swoje odpowiedniki
w grupie cech psychofizjologicznych. Można więc określić
dźwięk za pomocą następujących par parametrów :
• częstotliwość - wysokość
• natężenie - głośność
• widmo - barwa


Slide 8

X

Częstotliwość dźwięku
Zaburzenie ośrodka sprężystości powoduje naprzemienne
zagęszczanie i rozrzedzanie cząsteczek w określonym
rytmie. Liczba tych powtórzeń w jednostce czasu to
częstotliwość. Jednostką częstotliwości jest herc Hz
– jeden cykl na sekundę. Okres, czas potrzebny na
wykonanie pełnego cyklu jest w mierzony w sekundach s.
Częstotliwość jest odwrotnością okresu, im wyższa tym
krótszy okres drgań. Częstotliwość ściśle wiąże się z
subiektywnym wrażeniem wysokości dźwięku.


Slide 9

X

Zakres częstotliwości rozróżnianych przez zdrowego
człowieka mieści się w przedziale 16 Hz÷20 kHz. Dźwięki
poniżej tej granicy są zwane infradźwiękami, powyżej
-ultra- lub hiperdźwiękami (ponad 100 MHz).
Niesłyszalne – odczuwane dotykiem jako wstrząsy i drżenia
przy dłuższym oddziaływaniu mogą niekorzystnie
wpływać na zdrowie.


Slide 10

X

Wysokość dźwięku
Wysokość dźwięku jest cechą subiektywną pozwalającą
rozróżniać dźwięki o różnej częstotliwości.
Drgania z przedziału 16÷300 Hz określa się jako niskie.
Dźwięki wysokie mieszczą się w paśmie 3000 Hz÷20kHz.
Ucho ludzkie najczulej reaguje na dźwięki średnie
(300÷3000 Hz).
Wrażenie wysokości zależy w pewnym stopniu od
głośności. Zależność ta zmienia się w funkcji
częstotliwości.


Slide 11

X

Tony do 1000 Hz obniżają swą wysokość ze wzrostem
głośności, przy czym im niższy dźwięk, tym większa
różnica wysokości. Powyżej 4000 Hz jest odwrotnie.
Większa głośność powoduje wzrost wysokości tonu.
W przypadku naturalnych dźwięków złożonych
będących sumą wielu drgań o różnej częstotliwości
i amplitudzie, zależności te nie są aż tak wyraźne.


Slide 12

X

Natężenie dźwięku
Energia dźwięku rozprzestrzenia się wraz z początkiem
fali akustycznej powodując chwilowe wzrosty i spadki
ciśnienia atmosferycznego (zagęszczenie i rozrzedzenie
sprężystego ośrodka). Owe różnice zwane ciśnieniem
akustycznym, są mierzone w skali Pascala – Pa. Częściej
stosowaną wielkością jest natężenie dźwięku, ściśle
związane z ciśnieniem akustycznym i określającym energię
początku fali, przepływającą w konkretnym czasie przez
określoną powierzchnię. Natężenie maleje wraz z
kwadratem odległości od źródła dźwięku.


Slide 13

X

Ogromna rozpiętość natężenia na które reaguje człowiek
sprawia że wygodniej wyrażać je w jednostkach
względnych, to jest w porównaniu z określoną wielkością
przyjętą za punkt odniesienia. Taką jednostką jest
decybel dB. Próg słyszalności to 0 dB. Poziom natężenia
10 dB oznacza dźwięk dziesięciokrotnie głośniejszy
różnica 30 dB – dźwięk silniejszy tysiąckrotnie itd.
Ujemne wartości decybeli wskazują na dźwięki cichsze
określoną liczbę razy. Poziom natężenie 130 dB to
granica bólu.


Slide 14

X

Głośność
Głośność to subiektywne odczucie natężenia dźwięku.
Zależy zarówno od natężenia jak i częstotliwości. Im
większe natężenie tym większa głośność. Przy stałym
natężeniu dźwięki niskie i wysokie wydają się cichsze
niż dźwięki o średniej częstotliwości (2÷4 kHz). Ma to
bezpośredni związek z czułością ucha, które w tym
zakresie wykazuje największą wrażliwość. Zależność
między wysokością dźwięku a jego natężeniem dającym
w całym paśmie wrażenie jednakowej głośności ukazują
tzw. krzywe izofoniczne – warstwice jednakowej
głośności.


Slide 15

X

Dolną granicę słyszalności tworzy linia łącząca dla różnych
częstotliwości punkty natężenia, przy których dźwięk
zaczyna być słyszany. Górną – linia przedstawiająca
natężenia przy których odczucie słuchowe przechodzi
w ból. Jednostką głośności jest fon, którego skala pokrywa
się poziomami natężenia dla częstotliwości 1000 Hz.
Dość łatwo zauważyć, że przy wysokich poziomach
rzędu 90÷100 fonów, wrażenie głośności w całym
paśmie bardziej się wyrównuje. Znaczy to, że ludzkie
dostosowuje się do poziomu natężenia dźwięku.


Slide 16

X

Widmo dźwięku
Każdy, dowolnie złożony, okresowy przebieg akustyczny
(np. dźwięk muzyczny) dzięki analizie Fouriera można
przedstawić jako pewną kombinację tonów sinusoidalnych
o różnej częstotliwości i amplitudzie. Najniższa
częstotliwość tak złożonej fali jest tzw. częstotliwością
podstawową i ona właśnie określa wysokość dźwięku.
Wyższe składowe – przytony – decydują o jego unikatowym
brzmieniu, pozwalającym rozróżnić dźwięki tej samej
wysokości grane np. na różnych instrumentach.


Slide 17

X

Jeśli częstotliwości przytonów są krotnościami
częstotliwości podstawowej to są nazywamy je
harmonicznymi lub alikwotami, a powstałe w ten
sposób dźwięki wielotonami harmonicznymi. Drgania
będące sumą tonów nieuporządkowanych tworzą
wielotony nieharmoniczne. Obydwa rodzaje można
zaprezentować w postaci prążków na osi częstotliwości
tak, by każdy dźwięk odpowiadał jednemu prążkowi o
wysokości reprezentującej jego amplitudę. Otrzymany w
taki sposób obraz przestawiający częstotliwości składowe
i ich amplitudy, tworzy widmo dźwięku.


Slide 18

X

Barwa dźwięku
Odmienna liczba, wysokość i względne natężenie
przytonów w stosunku do tej samej częstotliwości
podstawowej pozwala ludzkiemu uchu rozróżnić
brzmienie różnych instrumentów. Dzieje się tak
ponieważ każdy z tych instrumentów ma swoją unikalną
barwę. Proces identyfikowania barwy wiąże się z pojęciem
transjentów tzn. przejściowych stanów poprzedzających
lub kończących dźwięk, kiedy to każda ze składowych –
zanim osiągnie w miarę stały poziom – narasta z różną
intensywnością. Na przykład w dźwięku skrzypiec pierwsze
dwa przytony nabrzmiewają wolniej niż alikwoty wyższe.


Slide 19

X

Długo brzmiące, jednakowe pod względem wysokości
i niezmienne w głośności dźwięki różnych instrumentów
pozbawione transjentów, tracą swój unikalny charakter.
Wierne odtworzenie transjentów odgrywa kluczową rolę
w reprodukowanym dźwięku. Najpoważniejszymi
przeszkodami są mechaniczne (mikrofon, głośnik)
i elektryczna (pojemność i indukcyjność układów
elektronicznych) „bezwładność” aparatury audio, nie dość
szybkiej by w niezniekształconej postaci transjenty te
odwzorować.


Slide 20

X

Narzędzia do obróbki dźwięku
Poniżej przedstawione jest kilka programów do
obróbki audio:
• Audacity

• GoldWave
• Wavelab

• Sound Forge


Slide 21

X

Audacity
Audacity to zaawansowany i wielościeżkowy edytor
plików dźwiękowych rozpowszechniany na licencji
GNU GPL.
Audacity otwiera pliki WAV, AIFF, AU, MIDI, MP3 i OGG
zapisuje zbiory WAV, MP3 oraz OGG. Program posiada
rozbudowane menu efektów - dostępny jest między
innymi kompresor, echo, podbicie basów, equalizer, filtry
odszumiacz, wyciszanie i inne. Audacity obsługuje też
wtyczki LADSPA, nyquist i VST (przez vstserver)
co pozwala na łatwe rozszerzenie jego funkcjonalności.


Slide 22

Program dostępny
jest w wersjach
dla systemów typu
Unix/Linux, Windows
i MacOS.

główne okno programu w wersji
pod Linuksa


Slide 23

X

GoldWave
GoldWave - program służący do zaawansowanej obróbki
dźwięku cyfrowego. Pozwala na edycję, odtwarzanie
miksowanie oraz analizowanie plików audio. Aplikacja
posiada wiele przydatnych efektów i filtrów (np.
equalizer, doppler, flanger). Funkcja CD audio extraction
pozwala na zgrywanie ścieżek audio do popularnych
formatów dźwiękowych.
Aplikacja obsługuje formaty wav, mp3, ogg, aiff, au
vox, mat, snd oraz voc.


Slide 24

główne okno programu w środowisku
Windows

X


Slide 25

X

WaveLab
WaveLab firmy Steinberg od lat przewodzi stawce
edytorów audio i przez wielu użytkowników uważany
jest za narzędzie najszybsze i najbardziej profesjonalne.
Istotnie, kolejne wersje WaveLab wprowadzają
innowacje niespotykane dotąd w programach tego typu.
Jego cechą charakterystyczną jest duża liczba efektów
własnych, a także szeroki wybór pluginów rozszerzających
funkcjonalność programu. Niewątpliwie do zalet należy
możliwość odwzorowania widma dźwięku w trzech
wymiarach.


Slide 26

X

WaveLab 4.0 – okno główne


Slide 27

X

Sound Forge
Profesjonalny edytor audio, znajdujący zastosowanie
nawet w studiach muzycznych. Umożliwia nieliniową
edycję dźwięku, dając do dyspozycji dziesiątki
narzędzi, efektów i filtrów.
Aplikacja obsługuje wszystkie popularne formaty
plików dźwiękowych (m.in. MP3, WAV, OGG, VOX)
i doskonale radzi sobie z mediami strumieniowymi
-Real Audio G2 oraz Active Streaming Format (ASF).
Sound Forge pozwala na pełen mastering płyt CD, łącznie
z edycją playlist, a także na obróbkę ścieżki dźwiękowej
plików AVI.


Slide 28

X

Sound Forge w wersji 7


Slide 29

X

Linki
http://audacity.sourceforge.net - strona główna edytora
audio Audacity
http://www.goldwave.com - strona domowa programu
GoldWave
http://www.steinberg.net - witryna firmy Steinberg
tworzącej aplikację WaveLab
http://www.sonymediasoftware.com - strona firmy Sony
wydawcy programu Sound Forge


Slide 30

X

INFO
Autor : Maciej Ruciński
Klasa : IILB 2005/2006

Źródła :
http://pl.wikipedia.org
Podręcznik Przetwarzanie Informacji część 2
Wydawnictwo WSiP