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