Vlastnosti zvuku a zvukových záznamů
Jaromír Horčička, Jakub Kučmaš
Obsah
Definice zvuku, zdroje šíření Tón, hluk, vlastnosti zvuku Dopplerův jev a rázová vlna Dělení zvukových formátů
Bezztrátová komprese Ztrátová komprese MIDI
Definice zvuku a základní pojmy Zvuk = mechanické vlnění v látkovém prostředí,
vyvolávající zvukový vjem Slyšitelnost obvykle v rozsahu 16 Hz až 20 000Hz
< 16 Hz = infrazvuk > 20 kHz = ultrazvuk
Akustika = děje spojené s vznikem a šířením zvuku Základní rozdělení zvuku
Zvuky nehudební = hluk zvuky hudební = tóny
Zdroj zvuku a šíření Zdroj zvuku = zdroj zvukového vlnění
Pro šíření nutné hmotné prostředí Vakuum je dokonalou zvukovou izolací
Každé chvějící se těleso zdrojem zvuku Zdroj nemusí být těleso kmitající vlastními kmity, ale může být
kmitající kmity vynucenými Zařízení pro generování nebo reprodukci zvuku
Rychlost zvuku Ve vzduchu za standardních podmínek 331,82 m/s V mořské vodě 1 500 m/s V oceli 5 000-6 000 m/s
Co slyšíte: 20 Hz – 20 kHz
http://www.youtube.com/watch?v=qNf9nzvnd1k&feature=c4-overview&list=UUc6XhPJQy-olOGzMR05vyzQ
Tón Tón
Hudební zvuk Vznik při pravidelném (periodickém) kmitání Při poslechu vzniká v uchu vjem výšky – využití v hudbě má svou výšku, barvu, intenzitu (hlasitost) Základní tón
je zvuk, jehož zvukovou intenzitu lze v závislosti na čase popsat sinusoidou Složený tón (nebo jen tón)
lineární kombinací základních tónů
Hluk Hluk
Nehudební zvuk Nepravidelné vlnění vznikající jako složitější nepravidelné kmitání
těles nebo krátké nepravidelné rozruchy Také využívány v hudbě – např. bicí Více než 75 dB škodí Hluk nad 100 dB vnímán jako bolest Nad 140 dB dochází při jednorázovém působení i ke sluchovému
poškození, protržení bubínku.
Základní vlastnosti zvuku Barva zvuku
tvořena celistvými násobky základního kmitočtu tónu - vyšší harmonické kmitočty
Hlasitost zvuku subjektivní hodnocení sluchového vjemu jednotka hlasitosti - fon (Ph)
Intenzita zvuku zvuková energie dopadající na jednotku plochy za jednotku času jednotka intenzity – bel (B)
Výška zvuku dána jeho frekvencí, čím vyšší frekvence, tím vyšší výška jednotka výšky – herz (Hz)
Akustická intenzita
Množství akustické energie, která projde jednotkovou plochou za jednotku času Jednotka: 1 bel (1 B)
Orientační hodnoty šepot - 10- 20 dB tlumený hovor 35- 45 dB hovor střední hlasitosti 50- 55 dB symfonický orchestr 70-90 dB rocková hudba 110-130 dB
Dopplerův jev nastává při relativním pohybu zdroje zvuku a pozorovatele, který
zvuk přicházející od zdroje vnímá. Pozorovatel slyší zvuky jiné frekvence, než je frekvence zdroje. Vyšší, když se zdroj zvuku a přijímač zvuku přibližují, a nižší, pokud se zdroj zvuku a přijímač zvuku navzájem vzdalují.
Rázová vlna (zvuková bariéŕa) Pohybuje-li se zdroj vlnění
rychleji než vlnění samotné, nemůže se vlnění šířit do libovolného směru. Je pro něho například nemožné dostat se před pohybující se zdroj:
Dělení zvukových záznamů
dvě základní větve digitalizovaný záznam MIDI
Bez komprese WAV
Bezztrátová komprese FLAC, AAC Lossless, WMA9 Losseless
Ztrátová komprese MP3, Real Audio, WMA, Vorbis, AAC, AC3, DTS
Bez komprese - WAV
„Waveform audio file format“ Velikost souboru je omezena na 4GB (6,6 h
záznamu v CD kvalitě*) Vhodné pro zpracování zvuku
*CD kvalita Vzorkovací frekvence 44,1 kHz Bitová hloubka 16 bit (dnes už i 24)
Bezztrátová komprese -FLAC
Otevřený formát Princip jako komprimační formáty RAR/Zip Velikost nového souboru asi 60% z
původního Vysoká kvalita
Bezztrátová komprese –AAC Lossless, WMA 9 Lossless
AAC Lossless Rozšíření standardu MPEG-4 Part 3 Přirovnáván k FLAC *.m4a
WMA 9 Lossless Až 6 kanálů Komprese 1,7:1 – 3:1
Ztrátová komprese – MP3 pro archivaci či ukládání zvukových záznamů velikost souboru závislá na:
vzorkovací frekvenci rozsahu sledovaných hodnot
záznam připraven o zvukové rozsahy a vlastnosti, které lidské ucho neslyší
úprava frekvenčního spektra Standardní rozsah bitrate 32-320 kvalita záznamu určena kompresním poměrem
velká komprese = malý soubor a nízká kvalita zvuku malá komprese naopak
http://www.youtube.com/watch?v=bxsNSvdFmmY
Ztrátová komprese – WMA
„Windows Media Audio“ Do verze 8 (WM Player) velice nekvalitní Verze 9.1 umí i bezztrátovou kompresi a
multikanálovou kompresi Mělo nahradit MP3 (MS za MP3 musí platit)
Ztrátová komprese – Vorbis, AAC
Vorbis Svobodný, open source Původně náhrada za MP3 Kvalita jako WMA, i vícekanálový zvuk
AAC Následovník MP3 Patentován skupinou MPEG Obrovský rozsah bitrate Pokročilý kodek
Ztrátová komprese – AC3, DTS
AC3 Pro DVD, následník Dolby Stereo Nedobrý poměr kvality zvuku a komprese Více možných konfigurací (1.0, 2.0…5.1…)
DTS vícekanálový formát, prostorové ozvučení Pro DVD, kompresní poměr 4:1 až 8:1 Kina, dvd
MIDI
„Musical Instrument Digital Interface“ standard pro komunikace mezi hudebními
nástroji, bicími moduly… Digitální zvukový záznam > MIDI je jeho
digitálním popisem > zpracováno výstupním zvukovým zařízením
MIDI signál neobsahuje vlastní zvuk Skvělá editace Data lze přenášet i bezdrátově
Děkujeme za pozornost