Обрада звука

Звук у мултимедији

● Звучни таласи настају треперењем неког предмета. То треперење се преноси кроз материју до људског увета и ми то детектујемо као звук.

● Да би се неки звук могао унети у рачунар, морамо га претворити из аналогног у дигитални облик.

● Такав поступак се зове дигитализација.

Дигитализација звука

● Дигитализација се одвија у три корака:

1)помоћу микрофона звук се претвара у аналогни електрични сигнал,

2)у AD конвертору звучне картице аналогни сигнал претвара се у дигитални облик,

3)дигитални подаци се кодирају, а по потреби компресују и снимају на диск.

Кодирање

● Кључни корак у овом поступку је претварање аналогног електричног сигнала у дигитални облик.

● Аналогно-дигитални (AD) конвертор у звучној картици мери улазни електрични сигнал и добијене вредности записује као низ бројева тј. узорака.

● Низ узорака добијен дигитализацијом обликује се у посебан формат и записује у звучну датотеку.

● Овај поступак зове се кодирање (encoding).

Декодирање

● Обрнут поступак од кодирања је декодирање (decoding).

● Њиме се кодирани запис из звучне датотеке поново претвара у низ једноставних бројева.

● Програми који врше кодирање и декодирање звучних записа зову се кодеци (codeci).

● Кодеци су потребни рачунару да би могао репродуковати звучне датотеке.

Репродукција звука

● Репродукција звука обрнут је процес од дигитализације.

● Помоћу дигитално-аналогног (DA) конвертора у звучној картици дигитални узорак звука претвара се у аналогни електрични сигнал.

● Такав сигнал се доведи на звучнике и они производе звучни талас сличан оригиналном.

Звук на рачунару

● Да би рачунар био у стању да репродукује звук који ми можемо чути потребно је да има следећи хардвер:

● Звучну картицу● Звучнике или слушалице.

Квалитет аудио записа

● Дигитални аудио запис је дефинисан помоћу три параметра:

● бројем канала,● фреквенцијом узорковања и● резолуцијом.

● Ови параметри директно утичу на квалитет самог звука и што су они нижи лошији је квалитет.

Квалитет аудио записа

● Број канала нам говори о томе колико је канала коришћено приликом снимања звука.

● Најчешће користимо 1 (моно) или 2 (стерео) канала, али у скорије време се користе и 4, 5.1 или 7.1 аудио записи.

● При репродукцији се сваки од тих канала може послати на одговарајући звучник и тиме добијамо много квалитетнији и веродостојнији доживљај.

Квалитет аудио записа

● Фреквенција узорковања (Sample rate) нам показује колико пута у секунди се узима узорак и записује бројна вредност тренутног стања звука.

● Што је фреквенција узорковања већа то је звук квалитетом ближи природном звуку.

Квалитет аудио записа

● Резолуција је број битова који се користи за мерење амплитуде узорка.

● Тако за 8 битну резолуцију имамо на располагању 256 нивоа, док код 16 битне резолуције имамо на располагању 65536 нивоа.

● Већом резолуцијом добијамо већи динамички распон и бољи однос сигнала и шума.

Компресија

● Огроман број узорака звучног сигнала води ка томе да је и датотека у коју се смештају те вредности велика.

● Ово је најлакше видети на примеру аудио компакт диска (audio CD) код кога се за смештање до 20 песама користи читав капацитет диска (око 700 мегабајта).

Компресија

● Ово је неприхватљиво у случају огромног броја аудио записа и наравно у погледу потребне меморије за смештање и пропусног опсега за пренос информација.

● Зато се користи компресија аудио записа.● Алгоритме за компресију делимо на оне који

компресују без губитка (lossless) података и оне с губитком (lossy).

Компресија

● Lossless алгоритми податке компресују чувајући притом њихов потпуни интегритет - једном компресовани па потом декомпресовани подаци враћају се у свој првотни облик, без и једног изгубљеног бита информација.

● Lossy алгоритми раде на принципу изостављања података из датотека у неприметан или слаб губитак података. Ови алгоритми се ослањају на несавршеност људског чула слуха.

Компресија

● Bit rate је појам који означава колико ће килобита по секунди бити коришћено за компресију звука.

● Што је бит рејт нижи то је већа компресија и обрнуто.

● Постоји више метода начина за компресовање аудио датотека од којих су најпознатије: CBR, VBR и ABR.

Компресија

● CBR – метода с константном стопом компресије.

● VBR – метода с промењивом стопом компресије. Унутар песме сви делови нису исти. Тиши дијелови кодирају се с нижим бит рејтом, а остали делови у вишем бит рејту.

● ABR – метода са средњом стопом компресије. Бит рате се мења зависно од звука у неком делу датотеке, али ће велика већина записа бити кодирана на “средњој” задатој вредности.

Врсте аудио формата

● Постоје различити формати у којима је могуће снимити звук.

● Формат у коме ће неки звук бити снимљен зависи од намене и жељеног квалитета.

● Ако се та звучна информација користи за даљу обраду квалитет мора бити најбољи, али ће и датотеке бити огромне.

● Ако се она користи за просто репродуковање, онда се користе формати који имају компресију.

Врсте аудио формата

● Наравно, избор формата зависи и од тога да ли на неком уређају за репродуковање постоје одговарајући кодеци који се користе за читање датотека.

● Најпопуларнији формати звука имају кодеке који постоје на различитим платформама и оперативним системима, тако да се могу репродуковати на већини рачунара и уређаја.

Врсте аудио формата

● Најпопуларнији формати су:● midi – користи се за инструменте● wav – без компресије● cda – без компресије● mp3 – компресија са губитком● ogg vorbis – компресија са губитком● wma – компресија са губитком● aac – компресија са губитком● flac – компресија без губитка●