SPRACOVANIE ZVUKU & ZVUKOVÉ FORMÁTY VZNIK A DRUHY ZVUKU Michal Deliman; 4.A; 2003/2004 Ako zvuk možno označiť vo fyzikálnom zmysle slova každé hmotné vlnenie, ktoré vníma ľudský sluch. Frekvenčný rozsah oblasti počutia siaha v najlepších prípadoch od 16 Hz do 20000 Hz, priemerne u zdravého človeka do 18000 Hz. Frekvencie nachádzajúce sa pod týmto rozsahom sa nazývajú infrazvukové (infrasonické) frekvencie a frekvencie spadajúce do oblasti nad hornou hranicou sú ultrazvukové (ultrasonické) frekvencie. Vznik zvuku – v zdroji zvukového vlenia (zdroj zvuku) Zdroj zvuku - akýkoľvek mechanicky kmitajúci predmet Rozdelenie zvukov Časové rozloženie
Vnem zvuku
stacionárne nestacionárne hudobné nehudobné
(dlhotrvajúceustálené priebehy) (prechodné javy) (hmotné kmitanie, ktorého frekvenciu môžeme určiť sluchom) (všetky ostatné zvuky, ktoré maju spravidla charakter prechodných javov: šelesty, údery, buchoty.
Vzorkovacia frekvencia je počet snímaní úrovne signálu za jednu sekundu, pri vzorkovacej frekvencii 44100 Hz to znamená , že A/D prevodník za 1 sekundu zistí 44100 krát úroveň privádzaného signálu a zaznamená hodnotu odpovedajúcu úrovni signálu v danom okamžiku. Platí pravidlo, že analógový signál nesmie obsahovať frekvencie vyššie ako je polovica vzorkovacej frekvencie, v opačnom prípade by dochádzalo k aliasingu, tkz. skresleniu, pri nahrávaní sa preto používa anti-aliasing filter s dostatočnou strmosťou na to, aby neprepustili frekvencie nad polovicu vzorkovacej frekvencie. Pri vzorkovacej frekvencii 44100 Hz je najvyššia možná zaznamenateľná frekvencia 22500 Hz. Pre multimediálne aplikácie sa používajú vzorkovacie frekvencie od 8000 Hz do 44100 Hz. Pre štúdiové nahrávanie sa používajú frekvencie 88200 Hz a 96000 Hz. Niektoré software-ové aplikácia podporujú dokonca vzorkovacu frekvenciu 192000 Hz. Zabudli sme ešte spomenúť frekvenciu 48000 Hz používanú na DAT rekordéroch a Minidiskoch. Túto frekvenciu podporuje aj väčšina u nás dostupných kariet (SB Live a iné). Táto vzorkovacia frekvencia nie až taká prevratná, skôr sa môže stať zdrojom problémov ak
máme viac zariadení spojených digitálne a na niektorom z nich je nastavená iná frekvencia ako na ostatných. Taktiež ak nahrávame so vzorkovacou frekvenciou 48000 Hz a náš výsledok má byť napálený na CD, musíme pripravený materiál konvertovať, čo mu samozrejme nepridá na kvalite ani nám neušetrí drahocenný čas.
ZVUKOVÉ FORMÁTY Zvukové formáty, ktoré sú podľa mňa najviac používané medzi obyčajnými užívateľmi sú napríklad : wav, cda, mp3, mid, wma a iné. Okrem týchto uvedených zvukových formátov poznáme napr.: aiff, ogg vorbis, ircam, next/au. Formáty ra, rm, ram sa používajú na prehrávanie hudby cez internet; ďalej napríklad snd, čo je zvukový formát zvukový format určený pre Macintosh atď.
WAV (Windows Wave format)Vyvinutý Microsoftom. Je to zvyčajný nekomprimovaný audio formát vo Windowse a je podporovaný skoro všetkými počítačovími systémami. Cd kvalita je stereo 44100 Hz, 16 b.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface Digitálne rozhranie hudobných nástrojov)-
–
Formát pre komunikáciu medzi hudobnými nástrojmi. Nezaznamenáva hudbu priamo, uchováva iba poznámky, aký hudobný nástroj akým spôsobom hral, podľa nich potom nahrávku spätne syntetizuje. Hlavička obsahuje informáciu, či sa jedná o jednu alebo viacej stôp, v druhom prípade potom či ide o synchrónnu (všetky stopy začínajú v jednom okamžiku) alebo asynchrónnu nahrávku a informacie o počte stôp. Telo bloku začína dalšou hlavou, ktorá obsahuje informaciu o dĺžke tejto konkrétnej stopy, nasledovanou samotnými dátami.
CDA Klasický CD formát. Väčšinou sa vyskytuje v podobe 44,1 kHz, 16-bit, stereo, nekomprimovaný, 1s teda zaberá 176,4 kbitů = 22,05kB. Aspoň teoreticky. Môže sa vyskytovať aj formát s polovičnou vzorkovacou frekvencou, avšak vždy je bez kompresie, čo je jeho hlavný nedostatok.
WMA (Windows Media Audio)Väčšina z následujících údajov pocháza zo stránok jeho tvorcov, Microsoftu, viacmenej potvrdených niekoľkými dalšími. Podrobnejšie údaje sú nedostupné, alebo sa ho zatiaľ nepodarilo prekúknuť. Má o 20% lepšiu kompresiu ako mp3, priestorový zvuk, 96 kHz pri 20-24 bitoch. Pri nižších frekvenciach má lepší zvuk, ako mp3, pri vyšších horší. A čo je najhoršie – umožňuje kontrolu prostredníctvom digitálneho certifikátu.
VOC (Creative Voice) – formát používaný SoundBlasterom
MP3 Formát MP3 je iba jedným z rady Mpeg formátov. Pôvodne bol formát MPEG používaný pre vysokú kompresiu videa a už veľmi málo ľudí nevie, že bol a je používaný taktiež k dosť vysokej a kvalitnej kompresii zvuku. Formát MP3 bol zavedený ako štandard. Princípom súborov MP3 je kompresia Mpeg Audio Layer3 (layer = vrstva). Hlavnou rysou MP3 súborov je kompresia stereo WAV súborov do MP3 súborov - 44 kHz ,stereo, 16 bit., 128kB/s. Tento súbor MP3 má kvalitu blížiaciu sa k AUDIO CD. Súbor WAV v rovnakej kvalite ako CD sa dajú získať grabovaním z CD (čo je bezstratové) alebo pomocou nahrávania LINE IN (tu už dochádza k dosť veľkému skresleniu). Medzi najväčšie výhody MP3 patrí : veľkosť súborov kompresia pri CD kvalite 12:1. Skladba, ktorá trvá 4 minúty zaberie na pevnom disku približne 40 MB (vo formáte WAV - 44 Khz, 16bit., stereo), po kompresii asi 4 MB (vo formáte MP3 44Khz, 16bit.,stereo, 128 Kb/s). Na jeden CD-ROM (650) sa dá teda uložiť približne 650 minút záznamu zvuku v CD kvalite (to je 13 albumov po 50 minútach). Tu sa však stretávame s problémom autorského zákona. Veľkou nevýhodou MP3 je to, že MP3 dekódre doslova zahadzujú časti zvuku, ktoré sú len veľmi ťažko počuteľné, zatiaľ čo nechávajú najhlasnejšie a najdôležitejšie časti osamote. Naneštastie, žiadny MP3 dekóder nie je perfektný, a tak ani zvuk MP3 nebude znieť tak, jako z originálu.
AIFF (Audio Interchange File Format)Je to zvyčajný nekomprimovaný zvukový formát pre Macintosh a je podporovaný mnohými počítačovými systémami, ale nie je tak bežne používaný jako WAV.
POROVNANIE ZVUKOVÝCH FORMÁTOV •wav - slušná kvalita, neslušná velikost •voc - výborná kvalita, velikost ako wav •mp3, 192 kHz - výborná kvalita, asi 7x menší, ako wav •mp3, 96 kHz – nie príliš kvalitný, najmenší (2x menší, ako 192 kHz) •wma, 96 kHz - kvalita na úrovni mp3, 192, o niečo väčší, ako mp3, 96
SPRACOVANIE ZVUKU Najprv si skontrolujeme, či máme potrebný hardvér (zvukovú kartu, mikrofón, reproduktory) na nahrávanie a prehrávanie piesní.
Potom si prejdeme nastavenia zvukov v Ovládaní hlasitosti (angl. Recording Control).
Na skúšku nahrávania môžeme spustiť program Nahrávanie zvuku, ktorý je súčasťou aj starších verzií Windows.
Má typické ovládanie ako bežné audio spotrebiče. Nahrávanie spustime pomocou červeného tlačidla. Po ukončení nahrávania sa dá nahratý zvuk hneď uložiť - do formátu WAV. Tento jednoduchý program umožňuje tiež realizovať na nahratom zvuku úpravy efekty (zosiliť/zoslabiťzvuk, zrýchliť/spomaliť zvuk, pridať ozvenu, zmeniť smer, vložiť súbor, zmiešať dva súbory). Na náročnejšie spracovanie vyberieme iné programy. Jeden môžeme nájsť pri inštalácii zvukovej karty, ďalšie - voľne šíriteľné (Cool Edit, GoldWave, Audacity ...) môžeme stiahnuť z internetu Program Audacity patrí medzi populárne sharewarové programy v oblasti spracovania zvuku, preto si práve na ňom ukážeme postupy digitalizácie a upravovania zvukov. Pri vlastnom nahrávaní, nám stačí stlačiť tlačidlo Record a na konci Stop v hornej časti okna. Potom môžu nasledovať úpravy vzorky. Základom je vedieť si označiť požadovanú
oblasť, s ktorou chceme manipulovať. Urobíme to pomocou ľavého gombíka myšky, pričom použijeme metódu uchop-ťahajpusť (drag and drop). Na obrázku nižšie chceme zmazať úvodné ticho - označíme si požadovanú oblasť a stlačíme kláves Delete.
Ponuka Effect obsahuje niekoľko položiek, pomocou ktorých sa dajú dosiahnúť rôzne efekty a to Amplify, Bass Boost, Echo, Fade In, Fade Out, FFT Filter, Invert, Noise Removal, Phaser, Reverse, Wahwah a Freeverb 2 Amplify zvyšuje alebo znižuje hlasitosť vzorky Bass Boost je bezpečný a jemný filter ktorý zosilňuje nízke frekvencie pričom ostatné frekvencie nemení. Je najefektívnejší, ak sa nepokúšate zvýšiť basy príliš veľa. 12 dB je zvyčajn to najlepšie. Echo je jednoduchá deliaca čiara. Tento efekt nahratú vzorku znova a znova, ale zakaždým tichšie.
opakuje
Fade In po označení vzorky hoci aj v jej strede začne hrať od ticha a postupne zvyšovať hlasitosť do normálu. Fade Out má opačný účinok jako Fade In. FFT Filter tento filter je jako som sa dozvedel ešte vo výstavbe, takže si musíme počkať na to čo všetko ešte dokáže. Zatiaľ sa ním veľmi nemotorne dajú upravovať výšky frekvencií.
Invert prevráti vzorku hore nohami. Normálne to nemá žiadny efekt na vzorku. Je však užitočný, keď ľavý aj pravý kanál vzorky obsahuje rovnaké množstvo vokálov, ale nerovnaké množstvo hudby z pozadia. Prevrátením jedného z kanálov sa oba vokály vynulujú a ostane nám iba čistá hudba. Noise Removal odstraňujeme nežiadúci šum zo vzorky. Treba tiež zvážiť, či nie je jednoduchšie pokúsiť sa nahrať zvuk znovu na prípadnom lepšom hardvéri. Upravené vzorky napokon uložíme na disk, buď v nezmenenej kvalite, alebo v nižšej kvalite (napr. odstránime stereo). Program Audacity a jemu podobné programy poskytujú viac možností, ktoré sami začneme objavovať a s nimi experimentovať po zvládnutí základov. Phaser posúva fázu vzorky a kombinuje ju s pôvodnou. Reverse otočí vzorku tak, že ju počúvame od zadu. Wahwah dodá vzorke zvuk akoby gytary zo 70. rokov. Freeverb 2 vytvorí mnohostranný a vysoko kvalitný odrazový efekt.
Potom, čo nahráme upravenú vzorku na disk, môžeme ju skonvertovať do formátu MP3 pomocu niektorého z freeware programov napr. AMP3ENC 2 od firmy SoundBytes Denmark. Urobíme to tak, že si do okna programu nahráme jeden alebo viacero WAV súborov, stlačíme ikonku kladky a čakáme na výsledok. Takto je možné v dávke nechať kódovať aj viacero súborov.
Toto bol postup nahrávania zvukov z jedného zdroja - z mikrofónu. Ak chceme nahrávať z viacerých zdrojov napr z nikrofónu a tiež z midi súborov, treba nastaviť v Nahrávaní zvukov aj midi na takú úroveň aby skladba z pozadia neprehlušovala spev, a naopak, aby skladbu bolo počuť popri speve. Tieto nastavenia sa zvyknú robiť metódou pokusu a omylu. Ak sme to naladili, môžeme si spustiť midi skladbičku (napr. pomocou Windows Media Player), text piesne (napr. pomocou NotePad) a program na nahravanie audia (napr. Cooledit). V podstate zopakujeme vyššie uvedený postup. Výslednú pesničku si prehrajeme pomocou niektorého z programov (napr. WinAmp, Windows Media Player, Sonique).
