Właściwości dźwięku

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

Właściwości dźwięku

Slide 2

Dźwięk Dźwięk to zaburzenie falowe ośrodka sprężystego (takiego jak powietrze, woda, metal), wywołujące wrażenia słuchowe. Parametry dźwięku Częstotliwość wysokość Natężenie głośność Widmo - barwa

Slide 3

Częstotliwość drgań Częstotliwość to zaburzenie sprężystości środowiska powoduje naprzemiennie zagęszczenie i rozrzedzenie jego cząsteczek (zmiany ciśnienia) w określonym rytmie. Liczba tych powtórzeń w jednostce czasu to częstotliwość. Jednostką częstotliwości jest herc Hz jeden cykl na sekundę. Okres to czas potrzebny na wykonanie pełnego cyklu i jest mierzony w sekundach.

Slide 4

Częstotliwość drgań Długość fali dźwiękowej jest silnie związana z częstotliwością i określa drogę, jaką pokonuje fala akustyczna w ciągu jednego cyklu:

Slide 5

Wysokość dźwięku Jest to cecha subiektywna, pozwalająca rozróżnić dźwięki o różnej częstotliwości. dźwięki niskie to drgania z przedziału 16-300 Hz dźwięki wysokie - to drgania z przedziału 3000 Hz do 20 kHz Ucho ludzkie najczulej reaguje na dźwięki średnie (300-3000 Hz) Zdolność rozpoznawania wysokości dźwięku zależna jest od jego czasu trwania. Również od częstotliwości jest uzależniona zdolność rozpoznawania zmian w wysokości dźwięku.

Slide 6

Częstotliwość drgań Interwały wyrażają wzajemny stosunek częstotliwości dwóch współbrzmiących lub następujących po sobie dźwięków.

Slide 7

Natężenie dźwięku Energia dźwięku rozprzestrzenia się wraz z czołem fali akustycznej, powodując chwilowe wzrosty i spadki ciśnienia atmosferycznego (zagęszczenia i rozrzedzenia sprężystego środowiska). Owe różnice, zwane są ciśnieniem akustycznym. Natężenie dźwięku jest ściśle związane z ciśnieniem akustycznym i określają energię czoła fali, przepływającej przez określoną powierzchnię. Próg słyszenia to natężenie, przy którym człowiek zaczyna słyszeć i jest to 0 dB. Granica bólu - 130 dB

Slide 8

Sposób zapisu dźwięku Digitalizacja - zmiana sygnału z postaci analogowej na cyfrową. Próbkowanie To pierwszy etap digitalizacji. Polega ono na pobieraniu z sygnału analogowego, w ustalonych odstępach czasu amplitudy sygnału, tzw. próbek i mierzeniu ich poziomu. Wynik poddaje się kwantyzacji, czyli przypisaniu wartości zmierzonym poziomom dźwięku. Próbkowanie sygnału analogowego

Slide 9

Częstotliwość próbkowania Drugi etap to przekształcenie sygnału impulsowego o zmiennej amplitudzie na sygnał dwójkowy. Zmiany sygnału analogowego na postać binarną dokonuje konwerter analogowo-cyfrowy. W układzie dwójkowym wykorzystuje się cyfry zero i jedynkę. Z pomocą dwóch bitów można przedstawić cztery stany: 00 0 01 1 10 2 11 3 Dodanie kolejnego bitu zwiększa możliwość odwzorowania do ośmiu itd. Odtworzony sygnał Im więcej bitów, tym dokładniej można oddać zmiany amplitudy i wierniej zapisany dźwięk, ale i coraz większa waga pliku, w którym został on zapisany.

Slide 10

Częstotliwość próbkowania Częstotliwość próbkowania liczba próbek wykonanych w ciągu jednej sekundy. Im większa częstotliwość próbkowania, tym wierniejszy zapis dźwięku. Im częściej pobrana zostanie próbka dźwięku (im wyższa będzie częstotliwość próbkowania), tym dźwięk zostanie wierniej zreprodukowany w postaci cyfrowej. Próbkowanie z częstotliwością 1 kHz

Slide 11

próbkowania Rozdzielczość próbkowania to ilość bajtów jaką zajmie informacja o wartości uzyskanej w wyniku pojedynczego próbkowania. Im większa częstotliwość próbkowania, tym większy rozmiar będzie miał plik, w którym dźwięk zostanie zapisany. Zbyt małym częstotliwościom próbkowania może towarzyszyć niepożądane zjawisko aliasing.

Slide 12

Przeliczanie rozdzielczości próbkowania Aby przeliczyć, jaki będzie rozmiar pliku z zapisanym cyfrowo dźwiękiem, musimy wiedzieć, ile bajtów zajmie informacja o wartości uzyskanej w wyniku pojedynczego próbkowania, czyli rozdzielczość próbkowania Przy zapisie standardowej płyty CD wartość zapisywana jest w 16 bitach. Zapis jednej sekundy dźwięku na płycie CD przy częstotliwości próbkowania 44,1 kHz wyniesie: 16 [b] 2 [B] 44100 Hz 2 B 88200 B Minuta zapisu to 88200 B 60 5292000 B 5,05 MB Wartość 5,05 MB musimy jeszcze przemnożyć przez dwa, gdy zapisujemy muzykę dwukanałowo w systemie stereo.

Slide 13

Widmo dźwięku Każdy dźwięk muzyczny (dowolnie złożony, okresowy przebieg akustyczny) można przedstawić jako kombinację tonów sinusoidalnych o różnej częstotliwości i amplitudzie. Najniższa częstotliwość tak złożonej fali nazywana jest częstotliwością podstawową ona właśnie określa wysokość dźwięku. Wyższe składowe - przytony - decydują o jego unikatowym brzmieniu, pozwalającym rozróżnić dźwięki tej samej wysokości grane na różnych instrumentach.

Slide 14

Widmo dźwięku Widmo prążkowe Spektogram Widmo ciągłe

Slide 15

Barwa dźwięku Proces identyfikowania barwy wiąże się z pojęciem transjentów tj. przejściowych stanów poprzedzających lub kończących dźwięk, kiedy to każda ze składowych zanim osiągnie w miarę stały poziom narasta z różną intensywnością. Długo brzmiące, jednakowe pod względem wysokości i niezmienne w głośności dźwięki różnych instrumentów, zaczynają być oceniane błędnie. Najpoważniejszą przeszkodę w wiernym odtworzeniu barwy stanowią mechaniczna (mikrofon, głośnik) i elektryczna (pojemność i indukcyjność układów elektronicznych) bezwładność aparatury audio. Barwa dźwięku zależy też od głośności. Im cichsze dźwięki, tym węższy zakres słyszenia i inne odczucie barwy.

Slide 16

Barwa dźwięku Bardzo wysoki poziom głośności wyzwala mechanizm obronny. Ucho adaptuje się do takiego sygnału, zmniejszając czułość. W wyniku zmęczenia przeciążone komórki słuchowe pozornie redukują bodziec. Jednak sam dźwięk, a dokładniej jego najsilniejsze składowe ulegają zniekształceniu. Objawia się to powstaniem dodatkowych tonów czyli wszelkich możliwych sum i różnic wszystkich składowych dźwięku. Jeżeli taki bodziec trwa za długo lub pojawia się zbyt często to może to doprowadzić do upośledzenia słyszenia, a nawet głuchoty.