Multimedia i grafika komputerowa

ISTOTA DŹWIĘKU



Dźwięk – zaburzenie falowe ośrodka
sprężystego (np. powietrza, wody)
wywołujące wrażenie słuchowe.
Instrument muzyczny jako źródło
dźwięku wytwarza cykliczne zmiany
ciśnienia powietrza, które są odbierane
przez zmysł słuchu jako dźwięk.
Zwiększone ciśnienie to zagęszczenie
powietrza, a zmniejszone ciśnienie to
jego rozrzedzenie.

•

Muzyka – zbiór dźwięków – fal emitowanych
np. przez głośnik.

•

Fale dźwiękowe (akustyczne) – zaburzenie
ośrodka (np. powietrza) przemieszczające się
w kierunku od źródła dźwięku. Jeśli źródło
dźwięku ustanie, ustaną również wibracje
powietrza, wówczas fala dźwiękowa się
rozproszy, ciśnienie powietrza ustabilizuje, a
dźwięk zaniknie. Fala dźwiękowa, poruszając
się w ośrodku, wytraca swoją energię, z
czasem więc zanika.

Od źródła dźwięku do ludzkiego ucha
przemieszcza się fala dźwiękowa, a nie
powietrze.



Propagacja – parametr dźwięku, czyli
rozprzestrzenianie się zagęszczonych i
rozrzedzonych fal dźwiękowych w kierunku
od źródła dźwięku. Jeśli źródło zaburzenia ma
charakter cykliczny mówi się o propagacji
fali.
Prędkość propagacji zależy od właściwości
fizycznych środowiska, w którym dźwięk się
rozprzestrzenia (gęstość, sprężystość).
W cieczach i ciałach stałych propagacja się
zwiększa, natomiast w materiałach
tłumiących, np. gumie, maleje.

Środowisko propagacji

Wartość propagacji [m/s]

Powietrze

340

Woda

1500

Drewno

4000

Żelazo

5000

Próżnia

0 (nie występuje z powodu braku

ośrodka)

Właściwości dźwięku

Właściwości fizyczne

Właściwości
psychoakustyczne

Częstotliwość drgań

Wysokość dźwięku

Natężenie

Głośność

Widmo

Barwa



Częstotliwość – Liczba docierających do
ludzkiego ucha szczytów i dolin fali
dźwiękowej w określonym czasie. Przez
człowieka słyszana jako wysokość dźwięku.
Człowiek słyszy fale dźwiękowe z zakresu 16-
22 000 Hz (22kHz).
Fale poniżej 16 Hz to infradźwięki, a fale
powyżej 22 kHz to ultradźwięki.



Wysokość dźwięku – zależy od częstotliwości.
Dźwięki wysokie to dźwięki o dużej
częstotliwości drgań, natomiast dźwięki
niskie o małej częstotliwości drgań.

Dźwięki niskie

16 – 300 Hz

Dźwięki średnie

300 – 3000 Hz

Dźwięki wysokie

3000 Hz – 22 kHz



Natężenie dźwięku – ilość energii , którą
niesie fala dźwiękowa przepływająca w
jednostce czasu przez jednostkę powierzchni
prostopadłą do kierunku rozchodzenia się fali.
Źródłem energii fal dźwiękowych jest źródło
dźwięku, czyli układ drgający.



Głośność – subiektywne , zależne od
indywidualnych cech każdego człowieka,
odczucie jakie wywołuje natężenie dźwięku.



Widmo dźwięku – suma częstotliwości
składowych dźwięku złożonego, czyli tonów.
Częstotliwość najniższa nazywana jest
podstawową – określa ona wysokość dźwięku.
Częstotliwości wyższe nazywane są
przytonami. Widmo dźwięku najczęściej
przedstawiane jest jako wykres:
- widmo prążkowe
- widmo ciągłe
- widmo trójwymiarowe

ISTOTA DŹWIĘKU
CYFROWEGO



Digitalizacja – zamiana dźwięku analogowego
na cyfrowy.



Przetwornik dźwięku – urządzenie
zamieniające jeden rodzaj energii na drugi.
Zamienia fale dźwiękowe na sygnał
elektryczny i odwrotnie (np. mikrofon,
słuchawka, głośnik). Sygnały elektryczne
mogą być przekształcane w dane
numeryczne, które można obrabiać i
przesyłać za pomocą komputerów.

Dźwięk analogowy to zmieniający się w
sposób ciągły sygnał elektryczny
reprezentujący zmiany ciśnienia powietrza
tworzące dźwięk. Zapisywane jest na taśmie
magnetycznej. Wadą jest podatność na
zakłócenia i utratę jakości podczas transmisji
i kopiowania oraz ograniczenie
przetwarzania. Znacznie większe możliwości
edycji i obróbki daje dźwięk cyfrowy.

Dźwięk cyfrowy – przetworzenie zmiany
ciśnienia powietrza na postać elektryczną, a
następnie numeryczną.
Przetwornik analogowo-cyfrowy A/D (Analog
to Digital) służy do przekształcenia ciągłego
zakresu napięcia analogowego na postać
numeryczną w urządzeniach cyfrowych.
Przetwornik cyfrowo-analogowy D/A –
odwrotnie.
Oba te przetworniki to jedno urządzenie –
konwerter AD/DA np. w karcie dźwiękowej.

KONWERSJA DŹWIĘKU Z
POSTACI ANALOGOWEJ
NA POSTAĆ CYFROWĄ

Podczas konwersji sygnał jest
poddawany próbkowaniu (sampling).
Fala dźwiękowa jest podzielona na
pojedyncze punkty, zwane próbkami, a
próbkowanie polega ma pomiarze w
równych odstępach czasu poziomu
sygnału (amplitudy).

Jakość konwertowanego dźwięku zależy od
częstotliwości próbkowania i rozdzielczości
bitowej.
Częstotliwość próbkowania (sampling rate) –
informuje jak często przetwornik analogowo-
cyfrowy mierzy poziom sygnału.
Częstotliwość próbkowania jest mierzona w
hercach na sekundę (Hz/s), jeśli np. w ciągu 1
sekundy jest pobranych 10 próbek, to
częstotliwość próbkowania wynosi 10 Hz.
Częstotliwość dźwięku cyfrowego jest
podawana w kilohercach (kHz).

Rozdzielczość bitowa – oznacza dokładność
reprezentowania próbki w postaci liczbowej.
Określa liczbę bitów opisujących każdą
próbkę dźwięku. Zależy od możliwości
przetwornika. Stosowane są 16- i 24-bitowe
przetworniki.
Dźwięk 8 bitowy składa się z 256 możliwych
poziomów dźwięku, 16 bitowy z 65 536
poziomów, a 24 bitowy z 16 mln poziomów.
Płyta CD – rozdzielczość 16 lub 24 bitowa,
przetwarzanie i miksowanie dźwięków
rozdzielczość 32 bitowa.

Zakres dynamiki dźwięku – różnica głośności
między dźwiękiem najcichszym a
najgłośniejszym w sygnale audio (dB).
Muzyka zapisana na płycie CD z
rozdzielczością 16 bitową ma zakres dynamiki
ok. 96 dB. Często w wyniku kompresji
dynamiki zakres wynosi tylko 12 dB.
Kompresja dynamiki to wyrównywanie różnic
głośności sygnału dźwiękowego.

Prędkość bitowa (bitrate) – jeden z głównych
parametrów kompresji dźwięku. Określa
liczbę bitów na sekundę, z jaką komputer
odczytuje dane. Im większa prędkość bitowa,
tym lepsza jakość dźwięku, ale jednocześnie
większy rozmiar plików. Jednostką miary jest
bit na sekundę (b/s). Standardowa prędkość
bitowa utworów na CD wynosi 128 kb/s.

Prędkość bitowa określa również
przepływowość, czyli szybkość transmisji np.
przesyłu plików w Internecie.

Prędkość bitowa [kb/s]

Jakość dźwięku

64 kb/s

Pliki MP3 zgrywane z kaset

96 kb/s

Radio FM

96 – 112 kb/s

Pliki Mp3

128 kb/s

Płyty CD

192 kb/s

Muzyka wysokiej jakości

256 kb/s

Nagrania studyjne

KOMPRESJA DŹWIĘKU



Kompresja bezstratna



Kompresja stratna
Kompresja stratna polega na usunięciu z
materiału źródłowego mniej istotnych
informacji, takich których człowiek nie słyszy.
Stosunek rozmiaru pliku
nieskompresowanego do rozmiaru pliku
skompresowanego jest nazywany stopniem
kompresji. Jakość dźwięku i rozmiar pliku
zależy od stopnia kompresji. Jest to proces
nieodwracalny.

FORMATY KOMPRESJI
PLIKÓW AUDIO



PCM



ADPCM



CIRC



Ogg Vorbis

KODERY – DEKODERY
AUDIO (KODEKI)

Programy do kodowania i dekodowania
zawartości plików audio wg określonej
metody. Kodowanie polega na zmianie
zapisu danych audio, umożliwia
zmniejszenie objętości pliku -
kompresję. Aby odtworzyć zakodowane
informacje należy poddać je
dekodowaniu. Służą do tego kodery-
dekodery audio.

FORMATY PLIKÓW AUDIO

Format pliku określa sposób
kodowania, zapisu, przechowywania i
odczytu danych cyfrowych. Pliki
dźwiękowe składają się z nagłówka
(header) i właściwego strumienia
danych. Nagłówek zawiera informacje
dotyczące formatu pliku, liczby
kanałów, częstotliwości próbkowania,
rozdzielczości bitowej, metody i stopnia
kompresji, czasu trwania, tytułu
utworu, nazwy albumu czy autora.
Właściwy strumień danych zawiera
dźwięk zapisany w określonej postaci,
np. kodu PCM.

FORMATY PLIKÓW
AUDIO



WAV



AIFF



MP1



MP2



MP3



MP3Pro



NeXT/Sun



CD-Audio



SACD



DVD-Audio



RealMedia



WMA



AAC



FLAC



QuickTime



MIDI

ZGRYWANIE MUZYKI Z
PŁYT CD-DVD

Do zgrywania muzyki z płyt można
posłużyć się specjalnymi programami
zwanymi riperami (rippers)
sczytującymi strumienie danych, np.
PCM, zapisanych metodą CIRC.
Darmowy program BonkEnc

(www.bonkenc.org)

służy do

ripowania, kodowania i konwersji
plików muzycznych na różne formaty.
Inny program to Easy CD-DA Extractor

(www.poikosoft.com).

Za pomocą odpowiednich narzędzi możemy
muzykę nagrywać na płyty CD, kopiować
płyty audio CD, nagrywać obraz dysku,
edytować dźwięk.

Znajdź dwa darmowe programy do edycji i
konwersji audio. Napisz jakie mają
możliwości

Document Outline