RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY MODULU ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Modul poskytuje opravdu jen základní informace o problematice zpracování zvuku.

Rychlý náhled

 

ÚVODEM MODULU ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

Úvodní předpoklady

CÍL MODULU ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TOHOTO MODULU

Budete umět:

  • Definovat základní parametry pro popis zvuku
  • Definovat pojem záznam zvuku
  • Popsat možnosti komprimace zvukového záznamu
  • Popsat zdroje zvuku
  • Rozdělit nástroje pro práci se zvukem do několika skupin

Budete umět

   

Získáte:

  • Představu o možnostech využití zvuku v MMS
  • Představu o možnostech popisu zvuku v počítači
  • Přehled komprimovaných a nekomprimovaných formátů
  • Představu o možnostech střihu zvuku
  • Představu o možnostech úpravy zvuku, jako např. odstraňování šumu
  • Přehled nástrojů pro práci se zvukem

Získáte

   

Budete schopni:

  • Vysvětlit pojmy jako jsou amplituda, frekvence, tón
  • Popsat metodu Pulse Code Modulation (PCM)
  • Popsat kompresní techniky založené na maskování ve frekvenční a časové oblasti
  • Definova pojem Bit Rate a jeho využití
  • Popsat možnosti editace zvuku ve spojitosti s dynamickým obrazem

Budete schopni

 

 

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

20 i více hodin.

 

 

 

PRŮVODCE STUDIEM 1

 

Celý text je koncipován systémem od jednoduchých principů ke složitějším, proto je vhodné studovat kapitoly tak jak jsou za sebou. Přesto můžete klidně nepostupovat sekvenčním způsobem a vybírat si jen pro vás zajímavé kapitoly. Určitě, ale nezapomeňte prolistovat shrnutí všech kapitol a určitě si vyřešte všechny předložené samostatné úkoly. Ty s obálkou nezapomeňte zaslat tutorovi k hodnocení.

 
2

1 ZÁKLADY

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY ZÁKLADY

 
 

Kapitola je vstupním bodem do problematiky zpracování obrazu, jsou zde uvedeny základní pojmy.

Rychlý náhled

 

CÍLE KAPITOLY ZÁKLADY

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TÉTO KAPITOLY

Budete umět:

  • Definovat základní parametry pro popis zvuku

Budete umět

   

Získáte:

  • Představu o možnostech využití zvuku v MMS

Získáte

   

Budete schopni:

  • Vysvětlit pojmy jako jsou amplituda, frekvence, tón

Budete schopni

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

Celkový doporučený čas k prostudování KAPITOLY je 60 minut.

 

 

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY ZÁKLADY

 
 

Klíčová slova

3

1.1 Základní pojmy

Zvuk je mechanické vlnění. Je schopen se šířit například vzduchem nebo i jinými materiály.

Co je zvuk

Frekvence je základní charakteristikou zvuku (resp. vlnění). Frekvence se udává v jednotkách Hz, kde Hz = 1/s. V případě vlnění 1 Hz odpovídá vlnění, kde jedna vlna proběhne za jednu sekundu. Lidské ucho je schpno rozlišit zvuky v rozsahu 20 Hz až 20 kHz. Lidské ucho je obvykle nejvíce citlivé na frekvence kolem 1000 Hz.

Frekvence

Amplituda udává intenzitu daného vlnění. V případě zvuku se nejčastěji vyjadřuje v dB (decibely) nebo v Pa (tlak).

Amplituda

Zvuk, který vnímáme, je vždy kombinací mnoha složek, které ve výsledkumůžeme intepretovat jako změny amplitudy v čase. Základní rozdělení zvuků je na harmonické a neharmonické složky. Hramonické složky se nazývají tóny. Harmonikou složkou může být např. tón C (440 Hz) a k němu doprovodné harmonické kmity o frekveních např. 220 Hz, 660 Hz nebo 880 Hz. Neharmonické složky se obvykle označují souhraně jako šum.

Složky zvuku, Tóny

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Co je zvuk za druh vlnění.

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Na jaké frekvence je lidské ucho nejvíce citlivé.

4

1.2 Použití zvuku v MMS

Zvuk je jedním z nejdůležitějších prvků MMS, přesto se na něj často zapomíná. V přehršli obrazu, textu má naprosto jedinečnou funkci nelze jej "přehlédnout" resp. přeslechnout. Na uživatele (pokud není hluchý, případně bez zvukového výstupu z PC) působí vždy. Proto je také se nutné se zvukem zacházet velmi opatrně.

Úvod

Zvuk na pozadí (např. hudba), který se ozývá po dobu celého užívání nystému, případně po jinak vymezenou delší dobu je problematickým prvkem. M"že sice navodit určitou atmosféru, ale také může působit velmi rušivě. Z tohoto důvodu, pokud je takový zvuk zařazen, musí být v systému vždy možnost tento zvuk vypnout.

Zvuk na pozadí

Mluvené slovo je velmi dobrým prvekem MMS, protože celý systém výrazně zosobňuje. Uživatel má pocit přímého kontaktu s vypravěčem. Pokud je navíc doplňeno obrazovým záznamem vypravěče, je to ještě silnější. U mluveného slova je nezbytnou podmínkou vždy využít služeb profesionálního řečníka (výjimkou mohou být např. zpovědi osob, které např. používají nějaký výrobek) a nahrávacího studia, tak aby kvalita záznamu byla dobrá.

Mluvené slovo

Jedno z nejvýznamějších využití zvuku je informování o akcích v systému. Např. přejetí uživatele nad tlačítkem, přechod na jiný snímek, přehrání animace, apod. na většinu těchto akcí je vhodné upozornit krátkým zvukem.

Informování o akci

2

2 REPREZENTACE ZVUKU

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY REPREZENTACE ZVUKU

 
 

Rychlý náhled

 

CÍLE KAPITOLY REPREZENTACE ZVUKU

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TÉTO KAPITOLY

Budete umět:

  • Definovat pojem záznam zvuku

Budete umět

   

Získáte:

  • Představu o možnostech popisu zvuku v počítači

Získáte

   

Budete schopni:

  • Popsat metodu Pulse Code Modulation (PCM)

Budete schopni

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

Celkový doporučený čas k prostudování KAPITOLY je 60 minut.

 

 

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY REPREZENTACE ZVUKU

 
 

Klíčová slova

7

2.1 Záznam

Záznam zvuku je nejobvyklejší reprezentací zvuku v počítači. Vzniká převodem analogového signálu na digitální s využitím A/D převodníku, kterým může být dnes obyčejná zvuková karta. Nejjednodušší metoda získání digitálního záznamu zvuku je metoda PCM, která je popsána dále.

Popis

8

2.2 MIDI

MIDI je oproti záznamu zvukunástroj, kterým lze popsat zvuky (zejména hudební nástroje), vlastní přehrání zvuku pak probíhá syntézou zvuku. Formát MIDI je využíván pro vytvoření umělého zvuku, který postrádá přirozenost digitálního zvukového záznamu, přestože oba jsou digitální forma zvuku. V souboru MIDI je dle předpisu MIDI uvedeno vždy jaký nástroj má hrát, jakou tóninu, jak dlouho, jaká je intenzita náběhu a doznění tónu, apod.

Výhoda oproti záznamu zvuku je široká podpora noha zařízení (včetně starších mobilních telefonů) a zejména malá velikost vytvořeného souboru.

Popis

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Definujte pojem MIDI

8

2.3 PCM

Vzorkování zvuku je způsob jakým zaznamenat analogový zvuk do digitální podoby. Vzorkování je jednoduchý proces, kde v přesně definovaných časových intervalech čteme aplitudu vlnění a tu zaznamenáváme. Způsob je demonstrován na následujícím obrázku a animaci. Nejznámější metoda vzorkování je nazývána metoda PCM (Puse Code Modulation).

Vzorkování zvuku


Spustit animaci

Metoda PCM

Intervaly, ve kterých se provádí odečítání aplitudy jsou definování vzorkovací frekvencí. Nejznámější vzorkovací frekvencí je 44.1 kHz, která se používá u vzorkování běžného Audio CD.

Vzorkovací frekvence

Velmi důležitým údajem při vzorkování je délka slova, která udává přesnost zaznaménání aplitudy. Obvykle se setkáte s délkou slova 8, 16 bitů výjimečně pak s délkou slova 24 avíce bitů.

Délka slova

Vzorkování může probíhat buď v mono (jedno) nebo stereo (dvou) pásmovém režimu, případně ve více pásmovém režimu. v takovém případě se každé pasásmo zaznamenává jako nová stopa zvukového záznamu.

Mono, Stereo

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Co je to vzorkování zvuku

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Jakou vzorkovací frekvenci má CD zvuková nahrávka

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

K čemu se používá délka slova

2

3 FORMÁTY

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY FORMÁTY

 
 

Kapitola FORMÁTY se věnuje základnímu přehledu formátů pro uchování zvuku.

Rychlý náhled

 

CÍLE KAPITOLY FORMÁTY

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TÉTO KAPITOLY

Budete umět:

  • Popsat možnosti komprimace zvukového záznamu

Budete umět

   

Získáte:

  • Přehled komprimovaných a nekomprimovaných formátů

Získáte

   

Budete schopni:

  • Popsat kompresní techniky založené na maskování ve frekvenční a časové oblasti

Budete schopni

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

Celkový doporučený čas k prostudování KAPITOLY je 120 minut.

 

 

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY FORMÁTY

 
 

MP3, OGG, WAV, AU, MIDI, MID, AC3

Klíčová slova

3

3.1 Komprimace dat

Komprimace zvukových dat je nezbytou součástí práce s MMS. V nekomprimované podobě zabírá záznam mhooh místa na paměťovém médiu.

Úvod

Zvuk bývá komprimován pomocí standardních komprimačních technik jako je např. Huffmanovo kódování.

U zvuku se však standardní techniky kombinují s technikami specifickými pro zvuk, které jsou souhrně nazýváný jako "Psychoacustic efects". nejznámějšími efekty jsou Frequence masking a Temporal masking.

Frequence masking ze záznamu odstraňuje frekvence, které dosahují takových amplitud, při kterých je již průměrné lidské ucho není schopno vnímat.

Temporal masking pracuje v časové oblasi a odstraňuje zvuky, které nejsou slyšet z důvodu zastínění jiným zvukem, který zazněl před daným zvukem. Např. hlasité tlesknutí a následný tichý šepot záznamové zaříyení zaznamená, ale lidské ucho nikoli.

Mezi další techniky patří mathematický rozklad na harmonické a neharmonické kmity a jijich popis.

Většinou se všechny tyto techniky kombinují, tak aby došlo k co největší kompresi zvuku. Konprese zvuku je vždy ztrátová. Někteří lidé s velmi dobrým sluchem proto nemohou poslouchat komprimované hudební záznamy.

Typy komprimace

Termínem CODEC se označuje buď algoritmus nebo programová komponenta (knihovna) pro COmpression (komprimaci) a DECompression (dekomprimaci) datového souboru, v tomto případě záznamu zvuku.

CODEC

MP3 - popsán dále

OGG Vorbis - popsán dále

AC3je CODEC resp. formát, který umožnuje zaznamenat více zvukových stop. Je využíván pro záznam prostorového zvuku. Je možné se s ním setkat u DVD záznamů filmů.

CODEC - příklady

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Co je to CODEC -- základní princip

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

S jakou technologií byste spojili termín AC3.

3

3.2 Komprimované formáty

V případě komprimovaných formátů zvuku se obvykle formáty vážou přímo s jednotlivými CODEC. Komprimovaných formátů je celá řada. V zásadě se však ustálili dva formáty MP3 a OGG Vorbis.

Úvod

MP3 označovaný také jako MPEG-3 Layer je formát umožňující celkem vyskou míru komprese dat při zachování kvality, která je pro většinu posluchačů dostačující. MP3 umožňuje zaznamenávat s využitím VBR i CBR.

MP3

Formát OGG Vorbis vstoupil na scénu jako nelicencovaná alternativa formátu MP3 s cílem dobýt oblast on-line streamů. Dosahuje vyšší míry komprese (VBR i CBR) než MP3 a v případě některých hudebních žánrů je kvalita srovnatelná s MP3.

OGG

Windows Media Audio je pokus společnosti Microsoft nahradit formát MP3, ke kterému nemá licenci. S tímto formátem se setkáte především v kombinaci s formátem pro video WMV.

WMA

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Jaký je rozdíl mezi MP3 a OGG formátem.

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Jaký vliv má MP3 komprese na surround.

3

3.3 Nekomprimované formáty

Nekomprimovaných formátů je daleko více než komprimovaných. Následující přehled uvádí tři základní, které můžeme nazvat nekomprimovanými.

Úvod

Formát WAV je dnes standardním nekomprimovaným formátem, který umí číst každý přehrávač. Původně vznikl na platformě MS Windows.

WAV

Formát AU je standardním formátem většiny UNIX-based systémů. Jeho rozšíření je tím pádem daleko menší.

AU

I formát MID (MIDI) můžeme považovat za nekomprimovaný formát.

MID, MIDI

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Srovnejte formáty WAV a MP3. Popište co nejvíce rozdílů a společných vlastností.

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Srovnejte formáty OGG a MIDI

2

4 ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Kapitola ZPRACOVÁNÍ ZVUKU se věnuje základnímu přehledu technik zpracování zvuku.

Rychlý náhled

 

CÍLE KAPITOLY ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TÉTO KAPITOLY

Budete umět:

  • Popsat zdroje zvuku

Budete umět

   

Získáte:

  • Představu o možnostech střihu zvuku
  • Představu o možnostech úptavy zvuku, jako např. odstraňování šumu

Získáte

   

Budete schopni:

  • Definova pojem Bit Rate a jeho využití

Budete schopni

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

Celkový doporučený čas k prostudování KAPITOLY je 120 minut.

 

 

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Klíčová slova

3

4.1 Zdroje zvuku pro MMS

Microphone
Digital record
Analog record
MIDI

Popis

Pro získání zvuku v digitální podobě nám dens stačí obyčejná zvuková karta (Sound Card) a jednoduchý program. Při nahrávání dochází k A/D převodu (Analogovo/Digitální konverze).

A/D převod

3

4.2 Střih zvuku

Střih zvuku může být lineární nebo nelineární.

Úvod

Při lineárním (analogovém) střihu pouze ovlivňujeme která část ze zdroje má být ve výstupu. Jamile jednou zaznamenáme něco do výstupu není to již možné vzít snadno zpět. Při nelineárním (někdy také deigitáním) střihu můžeme z výstupem a jeho částmi libovolně manipulovat.

Lineární, nelineární

Každý program pro střih zvuku musí umožnit otevřít a uložit nově vytvořený záznam. K tomuto musí využít příslušný CODEC, pokud je záznam komprimován.

Otevřít a uložit záznam - CODEC

Při spojování záznamů umožňují některé eitory pro střih zvuku definovat způsob přechodu mezi záznamy. Např. se může postupně jeden zeslabovat a druhý zesilovat. Takovýchto efektů lze dosáhnout i jinými nástroji běžného editoru, pokud tento přímo nenabízí funkci přechodu.

Spojení záznamů, přechod mezi záznamy

Při stříhání se část zvukové stopy označí (definuje se počátek - obvykle v desetinách milisekundy - a konec). Následně js možné tuto část odstranit, přesunout, duplikovat, kopírovat apod.

Střih - označit, vysřihnout, kopírovat, vložit, přesunout

3

4.3 Úpravy zvuku

Pomocí filtrů lze se zvukem prováděr různé úpravy. Mezi nejpoužívanější fitry patří: Fade In, Fade Out, Odstranění šumu, Zesílení, Zeslabení, Ozvěna.

Filtry

Generování je součástí každého editoru zvuku. Obvykle je možné generovat ticho, šum, tón nebo MIDI sekvenci.

Generování

Při úpravách zvuku je možné měnit nastavení kvality zvuku změnou vzorkovací frekvence a dély slova.

Další nástroje

3

4.4 Bit rate

Bit rate je důležitý faktor, pomocí kterého lze ovlivňovat kvalitu zvukového záznamu. Bit rate se udává v bitech za sekundu (bps). Bit rate tedy udává jaké množství dat je přehráno při přehrání 1 skundy záznamu. Bit rate může být buď konstantní po celou dobu záznamu CBR nebo variabilní VBR.

Úvod

CBR (Constant Bit Rate) je datový tok, který je stabilní po celou dobu záznamu. Tento způsob je neefektivní nicméně jednoduchý pro zpracování.

CBR

VBR (Variable Bit Rate) je datový tok, který se mění v závislosti na obsahu záznamu. Např. když je v záznamu pauza nebo hraje málo hudebních nástrojů není nutný tak velký datový tok nebo může být tok úplně nulový. Ušetřená data jsou pak použita v pasážích kde je potřeba přesněji zaznamenat signál. Tento způsob je efektivní nicméně složitější pro zpracování.

VBR

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Uveďte základní rozdíly digitální zvukové nahrávky s CBR (Constant Bit Rate) a VBR (Variable Bit Rate).

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Proč někteří distributoři ukládají Mp3 s datovým tokem větším 196kbps

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Spočítejte kolik Mp3 zvukových záznamů o průměrné délce 3 minuty je možné vypálit na standardní CDRW. Předpokládejte, že záznamy budou mít vzorkovací frekvenci obvyklou u audio CD nahrávek a konstantní datový tok 196kbps.

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Jaká je průměrná délka zkukového záznamu ve formátu OGG, když víte, že na CDRW jich bylo vypáleno 100 (a to je maximální počet) s vzorkovací frekvencí 22 kHz a CBR 196kbps.

2

5 NÁSTROJE PRO ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY NÁSTROJE PRO ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Kapitola NÁSTROJE PRO ZPRACOVÁNÍ ZVUKU se věnuje základnímu přehledu programových nástrojů pro zpracování zvuku.

Rychlý náhled

 

CÍLE KAPITOLY NÁSTROJE PRO ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

PO ÚSPĚŠNÉM A AKTIVNÍM ABSOLVOVÁNÍ TÉTO KAPITOLY

Budete umět:

  • Rozdělit nástroje pro práci se zvukem do několika skupin

Budete umět

   

Získáte:

  • Přehled nástrojů pro práci se zvukem

Získáte

   

Budete schopni:

  • Popsat možnosti editace zvuku ve spojitosti s dynamickým obrazem

Budete schopni

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

 

Celkový doporučený čas k prostudování KAPITOLY je 120 minut.

 

 

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY NÁSTROJE PRO ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Klíčová slova

3

5.1 Editory, konvertory, přehrávače

Pro přehrávání zvuku existuje mnoho nástrojů. Pro editaci zvuku jich je méně. Některé přehrávače dokáží i převod z jednoho formátu do jiného (např. WAV do MP3 nebo naopak).

Úvod

Pro editaci zvuku je možné využít nástroj AudaCity (http://audacity.sourceforge.net), který nabízí mnoho nástrojů pro střih a úpravu zvuku. AudaCity je pro OS Windows i OS Linux. Jednoduchý nástroj MS Sound Recorder, který najdete v každé distribucu MS Windows umož%nuje základní střih zvuků a několik málo efektů (např. přidání ozvěny).

Editory

Mezi užitečné přehrávače, které rovněž umožňují konverzi formátů jspu programy WinAmp a XMMS. Pomocí těchto programů můžete nastavit výstup zvuku na disk v podobě formátu WAV. Programy pro střih zvuku (např. AudaCity) obvykle umožňují konverzi z jednoho formátu do jiného.

Konvertory

Přehrávačů jsou stovky jmenujme např. Winamp, Freeamp, Sonique, XMMS, iPOD.

Přehrávače

KONTROLNÍ OTÁZKA

 

Navrhněte způsob převodu zvukové nahrávky ve formátu MP3 do formátu WAV

3

5.2 Zvuk pro video

Součástí editorů pro videozáznam bývá i sada nástrojů pro editaci zvuku. Obvykle bývá tato sada omezená, proto se zvuk edituje zvlášť a až upravený přidává k dynamickému obrazu.

Mezi základní operace, které nabízí editory pro vidozáznam v oblasti zpracování zvuku jsou: Save track (uložení zvukové stopy), Add track (přidání zvukové stopy), Some filters (několik filtrů), CODEC (nastavení compresního algoritmu), Synchronize (synchronizace videa a zvuku).

Popis

44

SHRNUTÍ MODULU ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 

Shrnutí modulu

KLÍČOVÁ SLOVA MODULU ZPRACOVÁNÍ ZVUKU

 
 

Klíčová slova

DOPLŇUJÍCÍ ZDROJE

Kniha

Web

13

SEZNAM POUŽITÝCH ZNAČEK, SYMBOLŮ A ZKRATEK

INFORMATIVNÍ, NAVIGAČNÍ, ORIENTAČNÍ

Průvodce studiem

Průvodce textem, podnět, otázka, úkol

Shrnutí

Tutoriál

Čas potřebný k prostudování

Nezapomeň na odměnu a odpočinek

KE SPLNĚNÍ, KONTROLNÍ, PRACOVNÍ

Kontrolní otázka

Samostatný úkol

Test a otázka

Řešení a odpovědi, návody

Korespondenční úkoly

VÝKLADOVÉ

K zapamatování

Řešený příklad

Definice

Věta

NÁMĚTY K ZAMYŠLENÍ, MYŠLENKOVÉ, PRO DALŠÍ STUDIUM

Úkol k zamyšlení

Část pro zájemce

Další zdroje

VLASTNÍ ZNAČKY, SYMBOLY, ZKRATKY

MMS

Multimediální systém(y)

HK

...