2D1574 Medieteknik gk Laborationsanvisningar: Ljud · 2D1574 Medieteknik gk 1 2D1574 Medieteknik gk Laborationsanvisningar: Ljud HT 2006 Tre laborationer ingår i Ljud-delen av kursen:

2D1574 Medieteknik gk 1

2D1574 Medieteknik gk

Laborationsanvisningar: Ljud HT 2006

Tre laborationer ingår i Ljud-delen av kursen: A. Hörselmätningar B. MIDI och musikaliskt uttryck C. Signalvägar och distorsion

Till varje laboration hör ett antal förberedelseuppgifter, som står i slutet av respektive del i detta häfte. Laborationerna tar två timmar och fyrtiofem minuter och börjar kvart över timslaget. Vid varje tillfälle laborerar sex personer, uppdelade parvis på tre stationer. Laborationerna är schemalagda gruppvis. Om du behöver byta tid så måste du hitta någon att byta med. Reservtid ordnas endast i ömmande fall genom överenskommelse med Sten Ternström. Dröj i så fall inte!

Plats: Laborationerna äger rum på TMH, Lindstedtsvägen 24, 1 trappa ned. En direkt ingång finns också från Kemigården, Teknikringen 24. OBS 1 Om du och dina kamrater ska ha god behållning av laborationerna så måste du göra förberedelseuppgifterna. En del är ganska omfattande! Den som inte har gjort förberedelserna blir en belastning för kamraterna. Assistenten kommer att gå igenom svaren och kontrollera/förbättra förståelsen innan själva laborationen påbörjas. Ta med ditt lab-kort och även ljudkompendiet. OBS 2 Vid ditt första lab-tillfälle måste du skriva på en ansvarsförbindelse för att få vara inloggad på TMH:s nätverk. Tag med legitimation!

Se till att assistenten skriver på ditt lab-kort när du har fullbordat och förstått laborationen.

Välkomna! Detta häfte, utan anteckningar som inte har med laborationerna att göra, får medföras på tentamen 2. Namn:

2D1574 Medieteknik gk 2

V 43 må 23/10 ti 24/10 on 25/10 to 26/10 fr 27/1008:00 F Cin 10 AJ SvG F Ljud 10 ST SvG09:00 Film & TV-historia Röst som inform.10:00 F Ljud 9 ST SvG Lab Ljud11:00 Synk av ljud & bild Lab A, grp 312:00 Lab C, grp 413:00 Lab Ljud14:00 Lab A, grp 1 Lab Ljud15:00 Lab C, grp 2 Lab A, grp 516:00 Lab C, grp 617:00

v 44 må 30/10 ti 31/10 on 1/11 to 2/11 fr 3/1108:00 Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud09:00 Lab A, grp 7 Lab A, grp 7 Lab A, grp 4 Lab A, grp 10 Lab B, grp 410:00 Lab C, grp 8 Lab C, grp 8 Lab B, grp 3 Lab B, grp 911:0012:00 F Ljud 11 ST SvG Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud13:00 Talteknologi 1 Lab A, grp 11 Lab A, grp 6 Lab A, grp 12 Lab B, grp 614:00 Lab Ljud Lab C, grp 12 Lab B, grp 5 Lab B, grp 1115:00 Lab A, grp 9 Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud Lab Ljud16:00 Lab C, grp 10 Lab A, grp 2 Lab A, grp 8 Lab B, grp 2 Lab B, grp 817:00 Lab B, grp 1 Lab B, grp 7

v 45 må 6/11 ti 7/11 on 8/11 to 9/11 fr 10/1108:00 F Ljud 12 ST SvG Lab Ljud Lab Ljud 2D1574 Tentamen 209:00 Talteknologi 2 Lab C, grp 1 Lab C, grp 7 Disponibel dag Rörlig bild + Ljud10:00 Lab Ljud Sal Q32,33,3411:00 Lab B, grp 1012:00 Lab Ljud Lab Ljud13:00 Lab C, grp 3 Lab C, grp 914:00 Lab Ljud15:00 Lab B, grp 12 Lab Ljud Lab Ljud16:00 Lab C, grp 5 Lab C, grp 1117:00

Medieteknik gk: Ljud Lab A: Hörselmätningar A-1

A. Hörselmätningar Martin Dahlquist

Vi måste kunna detektera (upptäcka), diskriminera (särskilja), och identifiera akustiska signaler för att kunna använda ljud för kommunikation. Många olika egenskaper hos hörselsinnet kan mätas. Syftet med laborationen är att du ska få bekanta dig med mätning av några av dessa egenskaper.

Moment 1 – Audiogram

Du kommer att få genomgå och utföra ett hörselprov – tonaudiogram – av det slag som görs vid rutinmässiga hörselundersökningar vid t.ex. hörcentraler. Uppgiften för lyssnaren är att detektera svaga toner för ett antal frekvenser.

Moment 2 – Mätning av hörselns signalanalysförmåga

Du kommer att använda varianter på mätning av hörselns diskriminationsförmåga. Uppgiften för lyssnaren är att a) höra om ett brus innehåller en tyst passage (så kallad pausdetektion); b) särskilja toner som skiljer sig åt i frekvens (så kallad frekvensdiskrimina-tion); och c) upptäcka nivåskillnad i ett musikavsnitt (så kallad intensitetsdiskrimination).

Moment 3 – Taluppfattning i buller

Du kommer att få genomgå och utföra några hörseltest som studerar förmågan att identifiera talsignaler i buller.

A.1 Hörsel och hörselskador

Att kommunicera med tal och andra ljud ställer stora krav på hörselsinnet. För att kunna dra nytta av en akustisk signal måste man förstås kunna detektera (upptäcka) signalen. Vi måste kunna diskriminera (särskilja) signalen från andra liknande signaler. Ofta måste vi identifiera signalen, t.ex. som ett ord med en särskild innebörd. Tolkning av det akustiska meddelandet sker i hjärnan.

Man räknar med att ca 800.000 svenskar har en hörselskada. Hörselskadan kan vara medfödd eller förvärvad. Vanligen är det hårcellerna i snäckan som är skadade. Ålders-förändringar, ärftlighet och buller kan vara orsaker till denna typ av hörselskada. Det finns idag inget sätt att genom operation eller medicin få tillbaka hårcellernas funktion om denna är skadad. Hörapparatutprovning är den vanligaste rehabiliterande insatsen.

Det finns andra orsaker till försämrad hörsel. Överföringen in till snäckan kan på olika vis vara försämrad. Exempelvis kan upprepade öroninflammationer ge bestående skador på trumhinnan och hörselbenen i mellanörat. En vaxpropp i hörselgången kan orsaka en tillfällig hörselnedsättning. Ofta kan detta så kallade ledningshinder undanröjas genom att vaxproppen avlägsnas eller genom att överföringen i mellanörat återställs med ett kirurgiskt ingrepp. Men även denna typ av hörselskada kan kräva hörapparater.

A.2 Hörselmätningar

Den vanligaste typen av hörselmätning fokuserar på vår förmåga att detektera svaga signaler – man bestämmer så kallade hörtrösklar. Namnet hörtröskel antyder att det finns en skarp gräns mellan akustiska signaler som vi kan höra och signaler vi inte hör. Så är det


inte. Ju starkare signalen är desto större är sannolikheten för att detektera signalen. Det finns signaler som är så svaga att vi aldrig hör dem (sannolikheten för detektion är 0) och signaler som är så starka att vi alltid hör dem (sannolikheten för detektion är 1), men däremellan finns ett ljudnivåintervall inom vilket vi ibland hör signalen och ibland inte. Vad man väljer att kalla för ”tröskel” kan variera, men man kan till exempel välja den ljudnivå där sannolikheten för detektion är 0.5, d.v.s. då lyssnaren hör signalen hälften av de gånger som den presenteras.

De instruktioner som lyssnaren får inför hörselmätningen och den metod som används vid mätningen kommer att påverka resultatet.

Några exempel på metoder som kan användas för att bestämma hörtrösklar inkluderar • Att presentera hörbara toner och gradvis göra dem svagare tills lyssnaren inte längre

hör. • Att presentera toner som inte är hörbara och gradvis göra dem starkare tills lyssnaren

hör. • Att presentera hörbara toner och gradvis göra dem svagare tills lyssnaren inte längre

hör och då göra tonerna starkare tills lyssnaren hör och så svagare igen. Detta upprepas ett antal gånger och hörtröskeln kan till exempel bestämmas som medelvärdet av nivåerna vid dessa ”vändningar”.

• Att presentera toner med slumpvis varierande nivå i det ljudnivåområde där hörtröskeln förväntas ligga (och till exempel bestämma den ljudnivå där tonen hörs 50 % av gångerna).

Andra hörselmätningar kan studera vår förmåga att diskriminera (särskilja) olika typer av

ljud, t.ex. två rena toner med något olika frekvens. Exempel på metoder för diskriminationsmätning är: • Identifikation av vilken signal - ur en serie på tre - som avviker från de andra m.a.p. en

viss egenskap. En adaptiv procedur leder sedan fram till ett gränsvärde. I labben används denna metod vid mätning av frekvensdiskrimination och pausdetektion.

• Identifikation av vilken signal i ett par som har en viss egenskap genom s.k. blint A/B-test. I labben används denna metod vid intensitetsdiskrimination. Gränsvärdet för diskrimination får i labben sökas manuellt. Chansen att gissa rätt är 50%, så ett antal upprepade försök behövs. För att bedöma ett testresultat har man hjälp av formeln för sannolikheten för att få exakt x rätt på n försök (vid binomialfördelning):

( ) xnx ppxn

xXP −−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛== 1)( där p=0.5,

)!(!!

xnxn

xn

−=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

Om chansen att uppnå ett visst resultat genom gissning är mindre än 5%, så kallas

detta 95% konfidens. Konfidensgraden väljs efter syftet med testet. 99% konfidens, som används i labben, innebär ett tufft krav. Vid mätningar där testsignalen är tal, ska lyssnaren ofta identifiera orden.

A.2.1 Tonaudiogram Rutinmässig mätning av hörsel utförs vid hörcentraler med hjälp av en audiometer. Audiometern alstrar rena toner av olika styrka (dB) och tonhöjd (Hz). Personen som undersöks får lyssna i hörlurar i ett tyst rum. Vid undersökningen försöker man att ta reda på hur starka tonerna måste vara för att nätt och jämnt uppfattas – man bestämmer hörtrösklar. Hörtrösklarna ritas in i ett audiogram. I detta visas hur mycket starkare (dB) tonerna måste vara jämfört med för en genomsnittlig ung normalhörande person.


Figur A-1. Tonaudiogram för en person med måttlig hörselnedsättning. Den horisontella linjen vid 0 dB motsvarar hörtröskeln för unga normalhörande lyssnare. Ringarna anger hörtröskeln för höger öra och kryssen hörtröskeln för vänster.

A.2.2 Hörse lns s ignalanalys förmåga Det räcker som sagt inte med att bara kunna detektera en signal. Vi måste kunna analysera signalen på olika sätt. Skillnader i ljudnivå, frekvens och tidsmönster är centrala för till exempel taluppfattning. Exempelvis kan tonhöjdsskillnader i tal indikera vilket ord som är viktigast i ett uttalande eller särskilja en fråga från ett påstående.

Mätningar av hörselns signalanalysförmåga kan göras i form av tröskelbestämning för minsta uppfattbara skillnad för en egenskap i signalen. På laborationen får du stifta bekantskap med mätning av vår förmåga att upptäcka korta avbrott i en signal – pausdetektion (gap detection) - samt vår förmåga att uppfatta skillnad i frekvens – frekvensdiskrimination och i ljudstyrka – intensitetsdiskrimination . Man har funnit att trösklar sämre än ca 7% vid mätning av frekvensdiskrimination och ca 30 ms vid pausdetektion medför betydande svårigheter att uppfatta tal.

A.2.3 Taluppfattning i bul l er En annan konsekvens av en skada på snäckans hårceller är att förmågan att separera olika komponenter i ett komplext ljud (frekvensupplösningen) försämras. Detta gör att den hörselskadade personen ofta har större problem att uppfatta tal i en bullrig miljö, trots att talet är tillräckligt starkt för att vara hörbart. Detta är viktigt att komma ihåg både vid direkt kommunikation med hörselskadade och vid till exempel TV- och radioproduktion. Genom att minska bakgrundsstörningen – dvs öka signal-brus-förhållandet (dB S/N) – eller genom att erbjuda möjlighet till läppavläsning ökar möjligheterna för den hörselskadade personen att uppfatta talet.

Mätning av taluppfattning i buller kan göras på olika sätt och de olika metoderna kommer att ge olika resultat. Man kan till exempel bestämma antal rätt uppfattade ord i ett fast signal-brus-förhållande, helst ett signal-brus-förhållande som man tror representerar en typisk lyssningssituation som kan vara svår för den hörselskadade personen. Man kan också variera signal-brus-förhållandet tills man uppnår en visst antal rätt, till exempel 50 % av orden rätt.

Det talmaterial som används vid dessa talmätningar varierar också. Lösryckta ord, nonsensord, meningar eller längre sammanhängande text kan användas. Även valet av talmaterial kommer att styra resultatet. Talmaterial med hög redundans (mycket ”överflödig” information) är lättare – det är enklare att gissa. Talmaterial med låg redundans är svårare – man måste verkligen höra signalen väldigt tydligt för att uppfatta vad som sägs.


A.3 Labutrustningen

För bestämning av hörtrösklar (Moment 1) används en klinisk audiometer, Madsen OB822, som har kalibrerats till ett par hörlurar. Lyssnaren sitter i en mäthytt som dämpar omgivningsljud.

För mätningar av signalanalysförmåga (Moment 2a, 2b) och taluppfattning i buller (Moment 3) används datorer med ljudkort och hörlurar.

För mätning av förmågan att uppfatta nivåskillnader (Moment 2c) används en annan metod, s.k. blint A/B-test. Testutrustningen består av en CD-spelare, en förstärkare, hörlurar och en testlåda. I testlådan, som är inställd för nivåändring, finns en buffertförstärkare och en A/B-väljare. Med A/B-väljaren kan man sedan välja insignal till förstärkaren, antingen från buffertförstärkaren eller lyssningsobjektet. A/B-väljaren innehåller en slumpgenerator som gör att du inte kommer att veta vad lägena på omkopplaren motsvarar när du lyssnar. Från A/B-väljaren går signalen till förstärkaren och vidare till hörlurarna.

A.4 Förberedelseuppgifter

• Läs igenom kompendiet om hörsel!

• Vilken ungefärlig ljudnivå har samtal på en meters avstånd? ______________________________

• Hur många dB måste nivån för ett ljud ökas för att uppfattas som dubbelt så starkt?____________

• Audiometerns nivåer (dB HL) är kalibrerade till ett givet par hörlurar. För detta används standardiserade värden som har sitt ursprung i hörtröskelmätningar av normalhörande unga personer. 0 dB HL skall då motsvara följande ljudtrycksnivåer (dB SPL) mätt med s.k. coupler som någorlunda efterliknar örats inverkan.

frekvens: 125 250 500 1000 1500 2000 3000 4000 6000 8000 dB SPL: 45 25.5 11.5 7 6.5 9 10 9.5 15.5 13 Skriv in dessa nivåer i ljudtrycksdiagrammet i Figur A-2 under Protokoll moment 1 -

Audiogram. Varför avviker dessa hörtrösklar från de i kapitlet ”Hörnivå och Phon” i kompendiet?

___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

• Valet av mätmetod påverkar resultatet av till exempel hörtröskelmätningar. Vilken

av följande metoder tror du ger bäst resultat, d.v.s. lägre hörtröskel? Motivera. 1) Att presentera hörbara toner och gradvis göra dem svagare tills lyssnaren inte längre hör. 2) Att presentera toner som inte är hörbara och gradvis göra dem starkare tills lyssnaren hör. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________


• Vilket frekvensområde blir värst drabbat vid en bullerskada? ____________________________

• Vilket frekvensförhållande i % motsvarar en halvton i musikens värld? ________

• Vid A/B-testet måste man göra ett visst antal lyssningar för att eliminera risken att man bara gissar rätt (se A.2). Om inga fel görs, hur många lyssningar krävs för 95% konfidens? ______

För 99%? ______ Om ett fel görs, hur många lyssningar krävs för 95% konfidens? _______

För 99%? ______

• Vad innebär signal-brus-förhållande? _____________________________________________

• Vid hur lågt signal-brus-förhållande tror du att du börjar få svårt att förstå tal? _____________

• Vid mätning av taluppfattning i buller – vilka för- och nackdelar kan finnas med en adaptiv metod, som varierar signal-stör-förhållandet efter svaret, jämfört med en metod med konstant signal-stör-förhållande?


A.5 Protokoll moment 1 - Audiogram

A.5.1 Mätprocedur

Ställ in audiometern enligt anvisningar på plats. Lyssnaren sätter sig i hörselmäthytten, vänd bort från operatören. Instruera: Korta toner kommer att presenteras – tala om i vilket öra. Ibland blir tonerna mycket svaga. Svara genom att använda signalknappen. Sätt på lyssnaren hörlurarna med röd lur till höger. Mitt för hörselgångarna. Stäng dörren. Mätprocedur

Välj öra Börja med frekvensen 1000 Hz Börja med en signal som troligen hörs väl, tex 40 dB (= dB HL, nivå över

medeltröskel) 1 sekund (ca) längd för tonpulserna Intervallet mellan tonpulserna bör vara flera sekunder och varieras

Om lyssnaren hör – sänk nivån med 10 dB Om lyssnaren inte hör – öka nivån med 5 dB

Upprepa detta tills tre svar erhållits på samma nivå. Svaret är hörtröskelnivån vid den aktuella frekvensen. För in värdet i den separata audiogramblanketten. Blått X för vänster, rött O

för höger. Fortsätt med frekvenserna 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 500, 250, 125 Hz. Mät det andra örat på motsvarande sätt.

Utifrån de uppmätta trösklarna och data i förberedelseuppgift - för in hörtrösklarna även i ljudtrycksdiagrammet till höger!

Komplettera med att markera

ungefärligt område för tal (1 m avstånd) och musik!

Figur A-2. Ljudtrycksdiagram.


A.6 Protokoll moment 2a och 2b – pausdetektion och frekvensdiskrimination

Med hjälp av ett självinstruerande datorprogram får du testa din förmåga att uppfatta a) närvaron av korta avbrott i oktavbandsfiltrerat brus med olika centerfrekvens – gap

detection b) skillnader i tonhöjd hos sinustoner – frekvensdiskrimination I båda dessa fall presenteras tre signaler i följd. Du ska ange vilken av dem som

innehåller ett avbrott respektive vilken som avviker i frekvens från de andra två. Du får lyssna med ena örat via hörlurar på en nivå som du själv ställer in.

Gap Detection Frekvensdiskrimination

tröskel (ms) tröskel (%) 500 Hz __________ 500 Hz __________

2800 Hz __________ 3000 Hz __________

__________ __________

__________ __________ Hur påverkas din signalanalysförmåga med frekvensen? Orsaker till detta?


A.7 Protokoll moment 2c – intensitetsdiskrimination

Ta gärna med egna CD-skivor - det är alltid lättare att höra skillnader om man är bekant

med programmaterialet. Stoppa i en CD-skiva i CD-spelaren, sätt på dig lurarna och ställ in volymen till en nivå som är behaglig.

• Sök upp ett avsnitt på CD-skivan där du tror att du har chans att uppfatta små nivåskillnader.

• Ställ först in största dämpning, -6 dB

• Tryck på Random på A/B-väljarlådan. Nu vet du inte vilket läge som motsvarar vad på omkopplaren.

• Växla med omkopplaren för att försöka identifiera vilket läge som motsvarar dämpat ljud.

• Med omkopplaren i det läget (det du tror motsvarar dämpat ljud) - tryck på "view" och för in resultatet i mätprotokollet (röd lysdiod=fel, grön=rätt).

• Tryck därefter på Random igen och upprepa proceduren minst sju gånger för det aktuella dämpningsvärdet. Om rätt lysdiod tänts alla 7 gångerna anser vi att du har lyckats identifiera dämpningen med mindre än 1% risk för att du bara har gissat – det kallas 99% konfidens. Om du gör ett eller två fel så måste du köra 11 respektive 14 försök för att uppnå 99% konfidens.

• Ändra dämpningsvärde. Det är inte tänkt att du ska lyssna igenom alla dämpningsvärden. I stället bör du så snabbt som möjligt försöka nå ditt tröskelvärde (du utför då en typ av adaptiv testprocedur).


För olika värden av dämpningen - kryssa i riktiga resp. felaktiga svar vid vid identifikation av den dämpade signalen i ett par.

Tröskelvärde för intensitet: ____________ dB

0.0dB: Rätt Fel

-0.1dB: Rätt Fel

-0.2dB: Rätt Fel

-0.3dB: Rätt Fel

-0.4dB: Rätt Fel

-0.6dB: Rätt Fel

-0.8dB: Rätt Fel

-1.0dB: Rätt Fel

-1.5dB: Rätt Fel

-2.0dB: Rätt Fel

-3.0dB: Rätt Fel

-6.0dB: Rätt Fel


A.8 Protokoll moment 3 – taluppfattning i buller

Du får omväxlande agera som lyssnare och försöksledare. Ett datorprogram förmedlar stimuli och tar emot respons. Som lyssnare har du bara att försöka upprepa vad som sägs, även om det inte blir något meningsfullt. Som försöksledare ska du koda in svaren i datorn.

Skriv in resultaten nedan. S/N betyder signal-brus-förhållande, även kallat signal-störförhållande. % rätt för enstaviga ord (S/N = +4dB): ________% korrekt uppfattade ord Hörtröskel i brus (dB S/N): ________dB S/N. Metod:_____________________ Hörtröskel i brus (dB S/N): ________dB S/N. Metod:_____________________ Hörtröskel i brus (dB S/N): ________dB S/N. Metod:_____________________

Medieteknik grundkurs MIDI och musikaliskt uttryck B-1

B. MIDI och musikaliskt uttryck

Laborationen B i Ljud handlar om att (1) att bli bekant med MIDI och en vanlig musiksequencer, (2) att modifiera utförandet av en MIDI fil, samt (3) få någon vana vid hexadecimal notation.

B.1 Teori

Musical Instruments Digital Interface (MIDI) är ett protokoll för att skicka och lagra musikalisk kontrollinfomation. Ursprungligen gjordes det för att olika syntar skulle kunna kopplas till varandra. Om man kopplar en MIDI-sladd mellan två syntar så kan man få bägge två att låta när man spelar på den ena klaviaturen. Det som skickas via MIDI är i det fallet vilka tangenter som tryckts ned och hur starkt. MIDI har således ingenting med själva ljudalstringen att göra, utan är en kodning av musikerns output. Förutom att styra vilka toner som ska spelas, så kan även kontinuerliga kontrollsignaler skickas för att variera t ex vibratot eller ljudets volym.

En midifil innehåller MIDI-koder som har kompletterats med tidsstämpling, så att ett utförande kan spelas upp senare. Det finns stöd för MIDI-filer i ett antal sammanhang. De flesta datorprogram för musikproduktion, tex notskrivningsprogram och sequensers, kan läsa och skriva MIDI-filer. Det är ett vanligt sätt att lagra musik på internet, mycket pga av att komprimeringsgraden är extremt hög jämfört med audiolagring. De flesta persondatorer har någon form av midisynt inbyggd i ljudkortet eller i mjukvara, vilket gör att en MIDI-fil direkt kan spelas upp. Det klingande resultatet beror på två saker: (1) Hur är MIDI-filen kodad? Är det en direktöversättning av noterna (från ett notskrivningsprogram) låter det väldigt tråkigt och platt, se kapitel 9 i kurslitteraturen. Är det en musiker som spelar kan det naturligtvis låta både bra och dåligt, men det finns åtminstone någon mänsklig kvalité. (2) Den andra aspekten är hur bra instrumenten är simulerade i den synt som MIDI-koderna spelas upp på (som alltså ofta finns i din dator). En extern syntmodul kan göra underverk för att förbättra ljudkvalitén. MIDI-filer har fått något dåligt rykte på senare tid mycket pga att många filer på internet är enkla notöversättningar som sen spelas på väldigt enkla syntar.

Efter denna korta introduktion behöver du läsa några valda delar ur en MIDI-tutorial på nätet:

http://www.harmony-central.com/MIDI/Doc/tutorial.html Läs endast de grundläggande delarna: Introduction MIDI vs. Digitized Audio MIDI Basics tom fig 1 MIDI Messages tom bank select MIDI Sequencers and Standard MIDI Files The General MIDI (GM) System

Om du inte har varit på föreläsningen om musikalisk kommunikation behöver du även läsa igenom kursavsnitt 9.

För att fördjupa sig ytterligare inom MIDI kan man tex dyka ner här: http://www.harmony-central.com/MIDI/


B.2 Redskap

I laborationen används en PC-arbetsstation utrustad med Windows samt

• ett ordinärt ljudkort (Creative Labs Soundblaster Live) • liten klaviatur för inmatning av melodier • Cakewalks musiksequencer Sonar • Programmet Director Musices för att processa MIDI-filer • Programmet pDM för att ändra utföranderegler i realtid. • audiomixer Behringer MX602A • två par hörlurar AKG K44

B.2.1 Datorns l judkort Anslutningarna till datorns ljudkort är åtkomliga på täckplåten på datorns baksida. Det

finns: • mikrofoningång mono (3,5 mm plugg) • line in stereo (3,5 mm plugg) • line out stereo (3,5 mm plugg) • Game port - en 15-polig kontakt för spelkonsoler och MIDI

B.2.2 Sequencer Cakewalk Sonar är en av många musiksequencers. Musiken är uppdelad i ett antal röster (tracks), en för varje instrument. Det går både att använda MIDI och audio, och det finns stora möjligheter att redigera musiken, tex ändra tempo, instrumentering, rätta felspel.


B.2.3 Direc tor Musices Director Musices (DM) är ett program som är utvecklat på TMH för att modellera musikaliskt utförande. DM innehåller ett antal regler som modifierar utförandet med avseende på frasering, timing, swing, artikulation osv. DM föredrar att läsa MIDI-filer som är strikt kvantiserade, dvs tonerna är exakt lika långa som det står i noterna. Regelpaletter innehåller en uppsättning regler och regelparametrar och används för att variera utförandet. Det finns olika grafer för att se hur tex den resulterande ljudnivån varierar för varje ton.


B.2.4 pureDM pureDM (pDM) är ett program som är utvecklat på TMH för att ändra det musikaliska utförandet i realtid. pDM kräver att musiken först processas i DM och sparas i formatet ”.pdm”. I pDM finns det flera fönster för att styra utförandet. Den grundläggande styrningen sker i fönstret där varje regel kan påverkas (till höger i bilden). Det finns också olika mappningar till tex känslomässiga beskrivningar (till vänster i bilden). pDM är inte ett program i vanlig mening utan en ”patch” i programmet pd (pure-data).


B.3 Laborationsuppgifter

B.3.1 Uppkoppl ing Koppla upp klaviaturen till MIDI in på datorns ljudkort, audio ut till mixern och hörlurar. Starta Sonar så att ni kan lyssna på MIDI synthesizern i hörlurarna via mixern.

B.3.2 MIDI inspe lning Syftet är att spela in en egen melodi i midi format. Skapa en egen mapp i ”My documents” att lägga filer i. Aktivera ett spår för inspelning (track window) i Sonar, starta inspelning och spela en melodi på klaviaturen. Använd gärna den inbyggda metronomen så att tonerna överensstämmer något så när med taktmarkeringen. Justera toner som inte låter så bra. Prova att ändra tempo och tonhöjd. Titta på de olika sätten att representera melodin i ”piano-roll” ”Notation” och ”Event list”. Vilka fördelar och nackdelar har de olika representationerna? Spara den färdiga melodin i midi format.

B.3.3 Utförande Starta först med att undersöka hur olika regler i Director Musices fungerar på melodin ”Ekorr’n satt i granen”. Prova med en regel i taget och se vilken effekt den har. Tag till exempel high-loud (Ju högre tonhöjd - ju starkare). Öka kvantiteten tills ni tydligt hör vad som händer, och kolla samtidigt på en graf för att verifiera vad som händer. Andra viktiga regler är duration-contrast (öka kontrasten mellan korta och långa toner), punctuation (sätter in små pauser efter små melodiska grupper), och Phrase-arch (för att ändra tempo och ljudnivå över varje fras). En komplett regellista finns i manualen till Director Musices. Vilka regler fungerade bäst? Hur ändrades ljudstyrka och timing? Kan ni justera regler, tempo och ljudstyrka så att melodin låter glad eller ledsen?

Prova sedan att applicera regler på er melodi. Innan melodin överförs till Director Musices är det bäst att strikt kvantisera melodin, dvs start och sluttiden för alla toner kvantiseras till tex åttondelar (eighth notes) i SONAR. För att använda regeln Phrase-arch så måste även frasmarkeringar stoppas in i musikfilen. Detta görs enklast i not-fönstret i Director Musices (meny: Display/Score window). Om man klickar på en ton där så kommer det upp ett fönster där alla tonparametrar kan ändras. Exempel: Lägg till ”phrase-start (4 5)” för att markera att en fras börjar på nivå 4 och 5 och ”phrase-end (4 5)” för motsvarande slut. Använd nivå 4 för hela stycket och nivå 5 för delfraser. Här nedan är fraseringsmarkeringarna för Ekorrn:

Innan ni avslutar DM så kan ni spara melodin i ”.mus” format (meny: File/Save score as…) och i ”.pdm” format (Tools/Export pdm score…).

B.3.4 Spela i pDM Öppna din melodi och prova att ändra reglerna när den spelas upp. När man befinner sig med musen i fönstret med olika känslouttryck interpoleras regelparametrarna mellan fyra uppsättningar som är definierade i hörnen. Kan du göra att musikaliskt expressivt utförande genom att förflytta dig i denna 2D rymd?


B.4 Förberedelseuppgifter

Läs först teoridelen. Besvara sedan följande frågor: 1. Kommentera följande hexdump av en MIDI-fil. Använd specifikationen av MIDI-

protokollet som finns på http://www.sonicspot.com/guide/midifiles.html eller http://jedi.ks.uiuc.edu/~johns/links/music/midifile.htm för att dechiffrera den.

2. Tempo?

3. Första tonen hittar du på rad 11. Vilken är melodin? Alternativt lista tonerna. 4. Visa hur man får fram att deltatiden 8360H ovan är dubbelt så lång som 8170H 5. Den här melodin är 9,18 sekunder. Hur stor blir motsvarande okomprimerade ljudfil

och vad blir ”komprimeringsgraden”? (16 bitar x två kanaler x 44,1 kHz) Här är några tips: Siffrorna är skrivna hexadecimalt. Omräknare till decimala tal finns tex i den vanliga kalkulatorn i Windows. Det övergripande formatet för en MIDI-fil står längst ned på s. 3 i MIDIfile spec "Mthd", som det börjar med är ascii-kodat. En tabell som översätter hextal till tecken finns på http://www.asciitable.com/ I exemplet finns det en header och två tracks. Det första "tracket" innehåller bara tempo och dyl info. Det andre "tracket" innehåller själva noterna. För att få fram dem måste man även titta i utdraget från den "vanliga" midi-specen som ni har fått. Tänk på att det är en deltatid före varje meddelande och att den är olika antal bytes. Titta på specifikationen av deltatid, notera att den första (mest signifikanta) biten bara sätts till 1 för att signalera att delta tiden innehåller en byte till, dvs det är bara 7 bitar i varje byte som räknas.

Ett exempel hur en ton börjar: 00 ;deltatid =0 90 ;note on, kanal 0 3C ;tonnummer = 60 dvs "nyckelhåls C" på ett piano 50 ;velocity = 80 (decimalt)

Medieteknik gk: Ljud Signalvägar och distorsion C-1

C. Signalvägar och distorsion

Laborationen C i Ljud handlar om (1) bli bekant med de viktigaste funktionerna i en ljudmixer, (2) att lära sig vad olika slags distorsion beror på och hur de kan låta, (3) att bli bekant med två-komplements binär representation av sampelvärden och hur den uppför sig för ljudsignaler, samt (4) att tillverka en ljud-CD med exempel på dessa distorsionstyper.

C.1 Teori

Repetera kapitel 5 om representation av ljudsignaler och distorsionstyper.

C.1.1 Binär och hexadec imal notat ion Samplat ljud lagras som en följd av binära tal, oftast med 16 bitar per sampelvärde. För att mixa digitala ljud adderar man helt enkelt sampelvärdena för de ingående signalerna med varandra. Men, man har ett begränsat talområde att representera signalen med. Det är därför viktigt att känna till vad som händer med ljudet om man överskrider eller underskrider talområdet. Detta blir tydligt om man använder binär notation. Eftersom binär notation emellertid är skrymmande och svårläst, används ofta hexadecimal notation istället. Fördelarna är desamma. När man studerar bitmönster är det alltså ofta mer praktiskt att skriva tal med basen 16 istället för med bas 10. Som siffror för en-talen 10…15 används då bokstäverna A…F, se tabellen nedan. Man kan då också använda t ex tecknet ’0’ som förkortning för bitmönstret 0000 och tecknet ’F’ som förkortning för 1111.

Decimalt Binärt Hexadecimalt Oktalt

Bas 10 Bas 2 Bas 16 Bas 8 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 8 10 9 1001 9 11

10 1010 A 12 11 1011 B 13 12 1100 C 14 13 1101 D 15 14 1110 E 16 15 1111 F 17 16 10000 10 20

Eftersom samma siffror kan betyda olika tal beroende på basen, är det viktigt att visa vad basen är. Om man rent typografiskt har tillgång till index brukar man skriva t ex 12510 = 7D16 . Programmeringsspråken, som skall vara oberoende av typografi, har egna sätt att ange talbasen, men de skiftar från språk till språk. Vid programmering i C/C++ har hexadecimala tal prefixet 0x, t ex 0x100, vilket då betyder 1·16² + 0·161 + 0·160 = 25610 . I en del BASIC-varianter används tecknet $ som hex-prefix, t ex $401 = 102510 . I assembler-programmering, liksom i ljudeditorn i denna lab, används ett suffix ”h”, t ex


2800h = 1024010 .

C.1.2 Binär representat ion av s ignaler Antag att varje sampelvärde lagras med en ordlängd om 16 bitar, som vardera kan vara 0 eller 1. Vi kan då representera 216 olika värden. Eftersom den analoga signalen i genomsnitt är symmetrisk kring noll vill vi helst ha noll i mitten av talområdet, med positiva och negativa heltal däromkring. Vi vill också gärna att bitmönstret ’endast nollor, inga ettor’ ska betyda att signalens amplitud är noll. Då får vi talområdet -215 … 0 … (215-1) , eller -32768…0…32767 . Frågan är hur man ska skilja positiva tal från negativa tal. Det vanligaste i datorbruk är s.k. två-komplementsnotation, se tabellen nedan. Detta gäller för alla heltal med tecken, inte bara för sampelvärden.

Decimalt Hexadecimalt Binärt-1 FFFF 1111 1111 1111 1111-2 FFFE 1111 1111 1111 1110: : :

-32767 8001 1000 0000 0000 0001-32768 8000 1000 0000 0000 000032767 7FFF 0111 1111 1111 111132766 7FFE 0111 1111 1111 1110

: : :2 0002 0000 0000 0000 00101 0001 0000 0000 0000 0001 0 0000 0000 0000 0000 0000

Tabellen läses enklast nedifrån och upp. De positiva talen representeras på det naturliga

sättet. Men halvvägs upp i tabellen kommer de negativa talen, som alltså representeras med området 32768…65535 plus en tänkt subtraktion med 216. ”Högsta biten satt” blir då synonymt med ”negativt”; men märk att högsta biten inte uttyds som ett minustecken framför de övriga bitarna. Studera tabellen ovan för att se hur det fungerar.

I denna två-komplements notation kan man addera positiva och negativa tal med samma algoritm (samma kiselkretsar). Man byter tecken på ett tal genom att subtrahera 1 och sedan invertera (komplementera) alla bitarna, vilket är lätt att göra med logikkretsar.

C.1.3 Signaler som bl ir f e laktig t representerade Eftersom vi använder tal med en begränsad ordlängd så kan vi inte representera signaler

vars amplitud hamnar utanför vårt talområde. Om utrustningen är rätt konstruerad så låter den talen ”bottna” (eng. saturate), d v s amplituder som är för stora får representeras med maxvärdet (positivt eller negativt). I ljudeditorn ser en sådan signal ”klippt” ut, med topparna prydligt avskurna.

Även svaga signaler blir dåligt representerade, eftersom kvantiseringssteget är konstant. Mycket svaga signaler kan t ex ha en amplitud som är mindre än ett kvantiseringssteg, och då blir det helt tyst.


C.2 Redskap

I laborationen används en PC-arbetsstation utrustad med Microsoft Windows XP samt

• en CD-läsare/brännare med Adaptec Easy CD programvara • ett ganska ordinärt ljudkort (Creative Labs Soundblaster 128) • ljudeditor Swell, för manipulering av ljudfiler • några tillbehörsprogram till Swell, åtminstone Resample och Extract • program för skapande av MP3-kodade ljudfiler (SIMPLE) • liten men god audiomixer (Behringer MX602A) • två par hörlurar (AKG K44) • en bra tryckkänslig kondensatormikrofon med fantommatning, på svanhals • en dålig handhållen riktad dynamisk mikrofon som inte ska ha fantommatning • CD-skiva med många referensljud av olika slag (Behringer: Our Own Way) • nödigt kablage

C.2.1 Datorns l judkort Anslutningarna till datorns ljudkort är åtkomliga på täckplåten på datorns baksida.

GAME & MIDI PORTLINE OUTPUTSREAR FRONT

INPUTSMONO MIC LINE

DIGITALOUTPUTGAME & MIDI PORT

LINE OUTPUTSREAR FRONT

INPUTSMONO MIC LINE

DIGITALOUTPUT

Figur C-1. Ljudkortets täckplåt (exempel).

Standarden för ljudkort föreskriver att det ska finnas en analog mixer på ljudkortet. Den

fjärrstyrs av Windows-programmet Volume Control (Figur C-3). För lyckad ljudhantering måste man lära sig hur detta program fungerar. Ljudkortstillverkaren brukar dessutom leverera med ett alternativt program som är grafiskt häftigare och ofta har fler reglage.

LJUD-KORTETS

MIXER

Digitalt snittmot datorn

Inbyggd CD (analog)

Mic in (mono)

Inbyggd synt

Line in

Wave

Line out

A/DD/A

Mixas i ”Playback Control”

Mixas i ”Record Control”

LJUD-KORTETS

MIXER


Inbyggd CD (analog)

Mic in (mono)

Inbyggd synt

Line in

Wave

Line out

A/DD/A



Figur C-2. En typisk uppsättning in- och utgångar på ljudkortet i en persondator. Alla är 2-kanaliga för stereo om ej annat anges. Max insignal är ungefär 1 V RMS på Line In.

Ljudkortets inbyggda mixer har två uppsättningar nivåreglar, en i uppspelningsläge och

en i inspelningsläge. Nivåreglarna i Play Control (uppspelning) mixar de ljud som går ut till lyssnaren via kortets linjeutgång(ar). Nivåreglarna i Record Control (inspelning) mixar de ljud som går in till kortets A/D-omvandlare, och därefter in i ljudfiler. Antalet reglar och aktiva ingångar väljs med kommandot Options | Properties.


Figur C-3. Windows Volume Control i Play mode

Analog överstyrning kan inträffa på flera ställen: på ingången, inuti ljudkortets mixer där flera signaler läggs ihop, samt på ingången till A/D-omvandlaren.

C.2.2 Ljudedi torn Swel l Swell är en ljudbehandlare med vilken man kan spela in, redigera och lyssna till signalfiler. Till skillnad från andra ljudeditorer, som t ex Cool Edit eller Sound Forge, är Swell avsedd för forskning och utbildning. Den har bra möjligheter för mätning och kalibrering, men saknar möjligheter att ”försköna” signalen med efterklang, dynamisk kompression, osv.

Sampelvärdena i Swell-filer är alltid 16-bits heltal, i två-komplementsnotation med området –32768…+32767, se avsnittet om representation ovan. Med View | Axes kan man välja att få y-axeln graderad i själva sampelvärdena eller med någon lämplig omskalning. Vanligen visar Swell en omskalning till någon fysikalisk storhet på y-axeln. I figuren ovan är y-axeln kalibrerad i Pascal. I den här laborationen används särskilt Swells kommandon för att ändra signalens amplitud. Med kommandot Edit | Levels kan alla markerade sampelvärden multi-pliceras med eller adderas till något givet tal. Detta kan utnyttjas för att framkalla olika typer av digital distorsion.

Dialogruta för nivåändringar. Exempel med en sinus som fått en nivå-ramp upp.


Man markerar först den del av signalen som skall ändras. I dialogrutan Edit | Levels

skriver man sedan in den önskade multiplikatorn både i fältet Start level och i fältet Stop level. Om dessa båda värden är olika får man en nivå som ökar eller minskar över det markerade området (fade-in eller fade-out). Det tal som ska adderas anges i fältet DC offset. Vid beräkningen utför Swell multiplikationen före additionen.

C.2.3 Fil format

Swell kan läsa och skriva WAV-filer, men föredrar formatet SMP. En poäng med SMP-formatet är att man kan redigera inte bara signalens innehåll, utan man kan också ändra på uppgifterna om signalens egen-skaper, som t ex antalet kanaler och samplingstakten. Dessa egenskaper anges i filens huvud, som är redigerbar text.

Av de variabler som finns i SMP-filens huvud är följande intressanta i laboration C. sftot total samplingstakt räknat över alla kanaler, i Hz. Om man ändrar detta

värde så tror Swell att samplingstakten ska vara en annan. Signalen konverteras inte.

nchans antalet kanaler. I stereofiler är nchans=2, och sampelvärdena ligger om lott:

vänster, höger, vänster, höger etc. I flerkanaliga filer lagras sampelvärdena i kanalvis turordning, t ex 0 1 2 3 0 1 2 3 för en fyrkanalig fil.

En enkanalig fil kan göras om till tvåkanalig på detta sätt:

1. Välj File | Header. 2. Ändra nchans=1 till nchans=2. 3. Välj OK. 4. Spara filen. 5. Öppna filen igen. Först då tolkas filhuvudet på nytt.

Märk att denna manöver inte kopierar eller ändrar på sampelvärdena. Den påverkar endast hur Swell tolkar den följd av sampelvärden som ligger i filen. Swell läser nu alltså filen som om den innehöll två kanaler med ungefär samma signal och med vardera halva samplingstakten. Eftersom variabeln sftot anger den totala samplingstakten över alla kanaler, så ska den inte ändras. De båda nya kanalerna har nu vardera hälften av den ursprungliga samplingstakten. Det innebär att ljud i den högsta oktaven (i den övre halvan av det ursprungliga frekvensområdet) kommer att uppträda som speglingar på fel frekvens; s k vikningsdistorsion.


C.2.4 Mixerpul ten Till laborationen använder vi en miniatyrmixer, som dock innehåller samma grundläggande funktioner som förekommer på normalstora mixrar, se figurerna nedan.

Som brukligt är, är panelen indelad i kolumner (eng. stripes), en för varje kanal. Kanal 1 och 2 är monokanaler med mikrofonförstärkare på ingången. De två nästa är stereokanaler 3/4 och 5/6 med endast linjenivå på ingången. Till höger finns huvudreglarna, samt anslut-ningar för en stereobandspelare. Huvudutgången är i stereo, liksom en parallell utgång med egen nivåregel för kontrollrum och/eller hörlurar.

Den särskilt intresserade kan studera den utförliga bruksanvisningen, som kan laddas ned från hemsidan http://www.behringer.de/eng/products/eurorack/mx602a.htm.

Mono in 1 (mic/line)

Stereo in 3/4 (line)



Aux return (line)

Tape in L/R

Aux send (mono)

Control room/phones out

Main out, tape out

RIG

HT

BU

S

AU

X B

US

LEFT

BU

S

2TK TO

C

TL RM

2TK TO

M

IX





Aux return (line)

Tape in L/R

Aux send (mono)


Main out, tape out

RIG

HT

BU

S

AU

X B

US

LEFT

BU

S

2TK TO

C

TL RM

2TK TO

M

IX

Figur C-4. Förenklat signalschema för MX602A.

Mixern kan lämna en utsignal om högst +22dBu, dvs nästan ±10V. Det är betydligt mer än vad ljudkortets ingång kan hantera. Det kan orsaka analog överstyrning.


C.3 Laborationsuppgifter

C.3.1 Signalvägar Koppla upp anslutningarna mellan den yttre mixern och datorns ljudkort. Du ska kunna lyssna på PC-ljudet i hörlurarna via den yttre mixern, samt skicka mixerns ljud till ljudkortet i PC:n.

Ljudkortet i labben kan spela upp och spela in på samma gång (s.k. full duplex). Du kan t ex samtidigt spela upp en CD-skiva eller en ljudfil, skicka ut signalen på Line Out till den yttre mixern, manipulera den i den yttre mixern, och spela in den genom ljudkortets Line In, fast då till ett annat program i Windows.

C.3.2 Nivåreg l er ing v id uppspe lning Kör programmen CD Player samt Windows Volume Control och lyssna på CD:n. Följ signalvägen och undersök: på vilka ställen kan man reglera den slutliga volymen i hörlurarna, om man räknar både reglagen på den yttre mixern och nivåreglarna i mjukvara på skärmen?

C.3.3 Mikrofonjämföre l se Använd ljudeditorn Swell att spela in med, och spara filerna i SMP-format. Använd 44100 Hz som samplingstakt och 16 bitars upplösning, eftersom det är det enda format som får finnas på en audio-CD. Det går att konvertera i efterhand, men det är litet besvärligt och ger sämre återgivning. CD-brännar-programmet fördubblar automatiskt mono-filer till två kanaler.

Skapa en egen mapp att lägga filer i, kallad D:\Medieteknik\Lab C\gruppnamn. Spela in eget tal

(a) genom den billiga riktade mikrofonen via mikrofoningången på ljudkortet i datorn, (b) genom den fina tryckkänsliga mikrofonen på mixern via linjeingången på ljudkortet. Prova särskilt brusnivåerna, och hur röstljuden ändrar sig med mikrofonavståndet. Kommentera eventuella skillnader här:

C.3.4 Inspe lning t i l l f i l För att även ha musikljud att arbeta med, välj korta utdrag av två spår på CD-skivan med ljudexempel, och spela in dem till var sin ljudfil.


C.3.5 Distorder ing Skapa nya filer med distorderade ljud. Gör åtminstone de fem som är förkryssade nedan, övriga i mån av tid. Det räcker med 15-30 s långa exempel av vardera. Kryss Analog

× Överstyrning endast i den yttre mixerns ingångssteg, går att göra med mikrofonen. Peak-lampan blinkar, men nivåmätaren i Record Control är fortfarande grön.

× Framkalla överstyrning på ingången till ljudkortets analoga mixer. Lägg ut en hög nivå från den yttre mixern och försök parera den med regeln Line In i Record Control..

× Framkalla överstyrning endast på A/D-omvandlarens ingång. Det kan hända att detta inte går att göra, p g a att ljudkortets analoga mixer inte kan styra ut A/D-omvandlaren helt och hållet. Hur ser man i så fall vilket som har inträffat? Kan man höra skillnaden?

Digital

× Framkalla klippning (överstyrning) (använd Tools | Extract -> Clip…)

× Framkalla kvantiseringsbrus (för låg nivå)

× Framkalla underskridet talområde (tystnad)

× Framkalla överskridet talområde (signalen slår runt)

Gör en uppspelning av icke-ljud-data – öppna filer i fel format (spara inte!)

Tvinga fram återgivning med fel samplingsfrekvens (ändra sftot= … i filhuvudet, spara, och öppna igen)

Redigera om signalen så att ett fåtal sampel blir felaktiga eller saknas. Hur liten ändring kan man höra?

Välj 8 bitars kvantisering och spela in med för stor amplitud. Vad blir resultatet?

Skapa vikningsdistorsion – använd ett diskantrikt ljud som undersamplas 4× eller 8×. Detta görs enklast genom att få Swell att tro att filen har många kanaler, genom att ändra nchans= i filhuvudet. Spara filen och öppna den sedan igen.

Exemplen märkta med dödskalle ovan innebär risk för mycket starka och/eller högfrekventa ljud som kan vara skadliga för öron och/eller högtalare. Spela upp dessa med låg volym, och spara dem med reducerad nivå på CD:n!


C.3.6 Ytter l igare uppgi f t er i mån av t id

Experimentera med binaural riktningshörsel, genom att kopiera samma ljud till två kanaler, tidsförskjuta kanalerna, samt ändra deras inbördes nivå. Avlyssnas i hörlurar. Kan kompletteras med filtrering i Extract. Jämför avsnittet om riktningshörsel i kompendiet.

Tillverka ett sinussvep med Tools | Signal generator och undersök utrustningens frekvensgång.

Mät egenbruset på ljudkortets mikrofoningång (regeln på max). Använd måttet Leq (ekvivalentnivå) i Tools | Hist . Svar: ______ dB re full skala.

C.3.7 Bränna l jud-CD • Kontrollera att alla filer har 44,1 kHz samplingsfrekvens, och en eller två kanaler.

Om du i moment 3.5 har gjort något som ändrar samplingsfrekvensen så måste du konvertera tillbaka till 44.1 kHz med hjälp av programmet Tools | Resample.

• Konvertera SMP-filerna till WAV-filer med programmet som nås genom Tools | Convert Files (programmet kallas AudioFil). Mono-filer omvandlas senare automatiskt till tvåkanaliga filer av brännarprogrammet.

• Starta Easy CD Creator. Den är självinstruerande. • Redovisa resultatet genom att spela upp er CD för lab-assistenten. • CD:n får behållas. Glöm inte att göra ett enkelt instick till CD-fodralet (ingår ej i

laborationen).

C.3.8 Koppla ned Hjälp oss att städa labplatsen och att koppla ned sladdarna igen. Glöm inte att få ditt lab-kort påskrivet av assistenten!


C.4 Förberedelseuppgifter

Läs kapitel 5 i Ljud-kompendiet och avsnitt C.1 på denna laborationsanvisning. Besvara följande sju frågor: 1. Med hur många byte i sekunden lagras stereoljud på en audio-CD? ________

2. Att byta tecken på sampelvärdena motsvarar att man växlar polaritet +/- på signalen, eller multiplicerar den med -1 . Verifiera att man i två-komplements notation kan byta tecken på följande tal genom att invertera alla bitar och sedan addera 1. (a) 1 (b) -2 (c) 0

3. Två-komplements aritmetik:

b) Vad händer med signalen om man adderar två positiva 16-bits

sampelvärden som tillsammans blir större än 215 ? Välj några lagom stora tal och utför additionen både decimalt (som vanligt) och binärt med ordlängden begränsad till 16 bitar. Jämför resultaten.

c) Vad händer med signalen om man adderar två negativa 16-bits sampelvärden som tillsammans blir mindre än -215 ? Ledning: Det beror på hur adderaren är konstruerad. Antag det vanliga: att den sjuttonde biten bara försvinner. Välj några lämpliga tal och utför additionen både decimalt och binärt som i (a).

4. Föreslå hur man kan använda multiplikation och addition i ljudeditorn Swell för att skapa exempel på • enstaka felaktiga sampel • kvantiseringsbrus • förlust av högsta biten (dvs överskridet talområde)

5. Genom att ändra på kanalantalet i filhuvudet, spara och läsa in filen igen, kan man få Swell att tro att filen innehåller många kanaler där samplen ligger i kanalvis turordning, fastän följden av sampelvärden egentligen är densamma (se sidan C-5). Hur kan detta användas för att generera undersamplade signaler och vikningsdistorsion?

(forts.)


6. Man ska kunna lyssna på ljudkortet genom den yttre mixern, men också spela in en mikrofonsignal på ljudfil, via mixern till ljudkortet. Fundera på hur den yttre mixern och mixern på ljudkortet ska kopplas ihop. Rita förbindelserna i schemat nedan.

Den yttre mixerns signalschema, förenklat Ljudkortets vanligaste in- och utgångar (alla är 2-kanaliga för stereo om ej annat anges)





Aux return (line)

Tape in L/R

Aux send (mono)


Main out, tape out

RIG

HT

BU

S

AU

X B

US

LEFT

BU

S

2TK TO

CTL R

M

2TK TO

MIX





Aux return (line)

Tape in L/R

Aux send (mono)


Main out, tape out

RIG

HT

BU

S

AU

X B

US

LEFT

BU

S

2TK TO

CTL R

M

2TK TO

MIX

LJUD-KORTETS

MIXER


Inbyggd CD (analog)

Mic in (mono)

Inbyggd synt

Line in

Wave

Line out

A/DD/A



LJUD-KORTETS

MIXER


Inbyggd CD (analog)

Mic in (mono)

Inbyggd synt

Line in

Wave

Line out

A/DD/A



Signaler som tas in på Line In på ljudkortet kan alltså bli förstärkta till ljudkortets Line Out. I vilka lägen kan det då bli risk för rundgång, med risk för farligt starka ljud i hörlurarna? Sista uppgiften är på nästa sida.


7. Klassificera mikrofonernas riktverkan med riktiga namn och ”smeknamn”. OBS att vänster och höger kolumn nedan inte hör ihop.

De olika polärdiagrammen be-skriver riktningskarakteristiken för olika frekvenser. I vänster halvplan finns normalt 3 eller 4 kurvor för låga frekvenser, medan det i höger halvplan finns 3 eller 4 kurvor för höga frekvenser. Om kurvorna skulle ritas ut var och en för sig, så skulle de fortsätta spegel-symmetriskt på motsatt sida.

Documents

2D1574 Medieteknik gk Laborationsanvisningar: Ljud · 2D1574 Medieteknik gk 1 2D1574 Medieteknik gk Laborationsanvisningar: Ljud HT 2006 Tre laborationer ingår i Ljud-delen av kursen: