DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovršeno)

  • View
    226

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovršeno)

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    1/12

    1

    TEHNIKA KOLA RUERA BOKOVIAGETALDIEVA 4, ZAGREB

    ZAVRNI STRUNI RAD:

    DIGITALNA OBRADA ZVUKA

    MENTOR: prof. Damir Mileta UENIK: Domagoj VujevaRAZRED: 4.d

    U Zagrebu, (..)

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    2/12

    2

    SADRAJ: napravit cu ga kad dovrsim rad, nakon sto obradim zvuk u Audacity-u, iuredim teoriju za to (jos moram dodati 10-ak strana iz tog dijela, zakljucak, itd.)

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    3/12

    3

    UVOD

    Cilj svakog snimka je njegova kvalitetna reprodukcija u budunosti. Donedavno su glavnimediji bile magnetske vrpce s analognim zapisom. Osim kvalitetnih mikrofona i snimaa, tu

    je krucijalna konstantna i velika brzina kretanja trake ispred magnetske glave. Vea brzinaznai bolji ferkvencijski odaziv, manji pozadinski um i sporiju degradaciju tokom godina. Za

    jeftinije studijske snimke je dovoljno oko 38cm/s, dok je za zahtjevnu klasinu glazbu inajvjerniju reprodukciju potrebna duplo vea brzina.

    Odkad postoje magnetske trake, postoji i obrada njenog zvuka. Pod tim se podrazumjevalo

    fiziko rezanje, lijepljenje i ostale akrobacije danas nezamislive i nepotrebne. Da bi se snimakpribliio prosjenom sluatelju, koristili su se razni strujni krugovi koji su upravljalisnimljenim materijalomna eljeni nain. Tu su kompresori koji snimaju dinamiku zvuka zalake sluanje u bunom okruenju ili tiho sluanje, limiteri koji slue kao gruba barijera zanagle skokove napona (zvuka) te tako tite od distorzija i potencijalnih oteenja opreme,ekvalizatori koji manipuliraju ferkvencijskom karakteristikom, itd. Sva ta oprema je dodatno

    unosila smetnje te se odnos signala i uma pogoravao. Takoer, svako presnimavanje nadrugu vrpcu je znailo degradaciju. To su samo neke mane analogne tehnike koje smodigitalnim nainom otpisali.

    Velika prednost digitalnog zapisa je savrena reprodukcija svaki put, to objanjava zato seuvukao u sve medije dananjice, CD-i, kompaktni MP3 svirai, DVD-i, pa i napokon izemaljska televizija u Hrvatskoj (satelitska je digitalna od 1995. godine), svi koriste binarni

    kod zbog vrhunske redundancije.

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    4/12

    4

    Openito o zvuku

    Kad govorimo o zvuku potrebno je reci da zapravo govorimo o zvunim valovima.Ljudsko uho ih registrira kao promjenu pritiska na bubnjiu u nekom vremenu.Na slici jedan prikazan je sinusni signal konstantne amplitude.

    Najvanije svojstvo takvog vala u naim primjerima je da je on kontinuiran i neprekinut usvakom trenutku bez obzir koliko ga zumirali po bilo kojoj osi. On je dakle neprekinut i u

    nekom trenutku moe imati samo jedan iznos amplitude. Najvea frekvencija signala kojumoe uti ovjek je oko 20 kHz, dok je za prosjene ljude ta granica na oko 17kHz. Najniaferkvencija koju ovijek moe uti je oko 20Hz. Ljudskom uhu nije lako detektirati fazuzvuka. Zvuni valovi ispod 20 Hz nazivamo infrazvuk, a iznad 20000 Hz ultrazvuk.

    Kako ovjek uje?

    Kad zvuni val doe do ljudskog uha, djeluje na dio koji se zove bubnji. Bubnji zbog toga zatitra. Titraji se prenose do organa sluha (punica) koji se nalazi u unutranjem dijelu uha, gdje se

    pretvaraju u signale koji mogu putovati ivcima sve do mozga.

    Zvuni val

    Zvuk nastaje titranjem izvora zvuka. To se titranje prenosi na susjedne molekule zraka, zatim na idue molekule zraka i takoredom.

    Tako nastaje zvuni val.

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    5/12

    5

    Zvuk je po svojoj prirodi val koji se iri zrakom u odreenom intenzitetu i odreenombrzinom. Uobiajena tehnologija koja omoguava prijenos/pohranjivanje zvunih sadrajatemelji se na preslikavanju ovih pojava na odreeni medij zadravajui i dalje oblik vala,odnosno i dalje je zadravan analogni oblik.

    Informacije predstavljene kontinuiranim valom predstavljaju analogni skup podataka. Svaki

    zvuni sadraj sastavljen je u osnovi od tri dijela koji tvore temeljnu strukturu zvunog vala.Povezivanje ovih elemenata i njihovih odnosa pomoglo je u definiranju postupka njihove

    pretvorbe u digitalni oblik, pa ak i umjetno proizvoenje zvunih sadraja (sintetski zvuk).

    Digitalna obrada zvuka

    Digitalizacija zvuka je proces pretvaranja analognog audio signala u digitalni oblik a

    obuhvaa 3 koraka: uzorkovanje (sampling) kvantiziranje kodiranje.

    Digitalni audio zapis je definiran je s tri parametra: brojem kanala, frekvencijom

    uzorkovanja i rezolucijom. O ovim parametrima ovisi kvaliteta zvuka. Uobiajeni parametrakod raunalnog WAV formata su broj kanala 2 (stereo), rezolucija - 16 bit i frekvencijauzorkovanja 44100 Hz. Broj kanala daje informaciju da li je zvuk snimljen u mono ili stereo

    tehnici. Mono podrazumijeva jednokanalno snimanje odnosno da e zvuk kod reprodukcijebiti identian na desnom i lijevom kanalu (zvuniku) ali i da je koliina zapisa (memorija)dvostruko manja od stereo zvuka. Stereo zvuk je dvokanalni (desni i lijevi) i pogodan je za

    pohranjivanje glazbenih datoteka.

    BRZINA UZROKOAVANJA (SAMPLE RATE)

    Frekvencija uzorkovanja je brzina (uestalost) kojom se zvuk uzorkuje (semplira).Uobiajena vrijednost za kvalitetno snimanje zvuka iznosi 44100Hz. To znai da se 44100

    puta u sekundi uzima uzorak a svaka vremenska toka uzorkovanja se kvantizira (pridodajejoj se brojana vrijednost trenutnog stanja zvuka).

    Frekvencija uzorkovanja i kvaliteta zvuka.

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    6/12

    6

    REZOLUCIJA UZROKOAVANJA (SAMPLE DEPTH)

    Rezolucija je broj bitova koritenih za mjerenje amplituda (glasnoe) uzorka. Kod 8bitne rezolucije koristi se 256 razliitih razina (varijacija) glasnoa, dok se kod 16 bitnerezolucije koristi 65536jedinstvenih glasnoa. Dakle, to je vea rezolucija bolji je I

    dinamiki raspon (omjer izmeu najtieg i najglasnijeg dijela zvuka) i bolji odnos uma isignala.

    VRSTE DIGITALNIH AUDIO ZAPISA

    Razvojem raunalne tehnologije i osobito interneta razvio se niz digitalnih audioformata za pohranjivanje zvuka, osobito glazbe. Na raunalima se najee mogu sresti 3vrste audio datoteka: WAV, MP3 i WMA. Meutim, kvalitetno pohanjen audio formatzahtijeva veliku koliinu memorije i pohranjivanje velike koliine informacija. Takav je npr.standardni Windows-ov format datotekaWAV koji ne koriste nikakvo saimanje

    (kompresiju) podataka ali je zato pogodan za naknadne akustike obrade i analizu zvuka.Komprimiranje audio datoteka moe se izvriti na dva naina bez gubitka informacija(lossless) ili uz gubitak (lossy). ''Lossless'' formati bez gubitka zahtijevaju vee datoteke ikoliinu memorije pa je njihov nedostatak da su takve datoteke vee ali im je prednost da jezvuk uvijek mogue rekonstruirati u izvorni oblik i s originalnom kvalitetom. No, zboginterneta, sve vie se koristi ''lossy'' tehnika saimanja zvuka. Prilikom takvog saimanja neuvaju se svi podaci o zvuku, eliminaraju se oni podaci koje ljudsko uho ionako ne moe uti.

    Takve su datoteke i do 10 20 puta manje od originalnog zvuka a pri tome ipak ostaje sauvanadovoljno dobra kvaliteta zvuka. Meu trenutno najkoritenije formate koji komprimiraju(kompresiraju) podatke spada MP3 koji zbog svoje male veliine datoteka i vrlo dobrekvalitete zvuka postaje vrlo korisan za prikazivanje na internetu ili njegovo slanje putem

    elektronske pote (e-maila). Sve Microsoft-ove aplikacije vezane uz zvuk koriste saetiformat glazbenih datoteka - WMA (to je kratica za Windows Media Audio). Taj je format

    primarno namijenjen koritenju za Windows Media Player. Danas veina audio (CD) idigitalnih snimaa/playera podrava izvorni audio, WAV, WMA i MP3 formate audio zapisa.

    Formati audio zapisa

    Ba kao to je to sluaj s mnogobrojnim slikovnim formatima koji definiraju na koji nain sepohranjuju slike, formati audio datoteka koriste razne naine pohranjivanja podataka.Najee se moete susresti s 3 vrste audio datoteka: WAV, MP3 i WMA.

    Razlog za relativno velik broj razliitih formata za zapis zvuka lei u injenici da je zvukmemorijski vrlo zahtjevan. Pohranjivanje informacija o nekom zvuku zahtijeva velike

    koliine podataka. Neki formati datoteka, poput Microsoftovog WAV formata, ne koristenikakvo saimanje (kompresiju), pa su datoteke velike i neprimjenjive za koritenje naInternetu ili za slanje elektronikompotom.

  • 8/2/2019 DIGITALNA OBRADA ZVUKA (nedovreno)

    7/12

    7

    Drugi pak formati datoteka koriste saimanje. Saimanje moe biti izvedeno na nain danema gubitka informacija (lossless saimanje). Formati datoteka koji nude ovakve algoritmesaimanja u konanici uvijek imaju manju uspjenost, pa su datoteke vee. Prednost takvihdatoteka je taj da je zvuk uvijek mogue rekonstruirati u originalnom obliku. Danas sunajpopularniji formati koji koriste lossytehniku saimanja zvuka. Prilikom takvog saimanja

    ne uvaju se svi podaci o zvuku, ve algoritam za saimanje odbacuje manje vane podatkekoji predstavljaju zvukove koje ljudsko uho ionako ne bi moglo uti. Konana veliina takvih

    datoteka mnogo je manja u odnosu na nesaete datoteke (ponekad i do 20 puta). Primjer

    takvog zapisa je MP3.

    Svaki tip raunalne platforme i operativnog sustava koristi svoj jedinstven format audio

    zapisa za reprodukciju i snimanje. Neki od najpoznatijih audio formata koji se koriste na

    webu su: WMA, MP3,...

    Tablica 1.1. Prikaz audio formata

    Pregled vrsta audio zapisa:

    WAV(od enleske rijei wave, val) je matini format zvuka u operacijskom sustavu Windows.Sve Windows aplikacije koje imaju ikakve veze sa zvukom znaju raditi s WAV datotekama.

    Nesaete WAV datoteke mogu biti vrlo velike. Jedna minuta glazbe u WAV formatu,pohranjene u CD kvaliteti, bit e vie od 10 MB podataka na disku. Za pohranjivanje jednogglazbenog CD

Search related