Post on 05-Apr-2015
Informatik / G. Graubner
Einführungin die
Audiobearbeitung
Informatik / G. Graubner
• Was ist Schall• Schwingung• Eigenschaften von Schallquellen• Welle grafische Darstellung• Hörfläche• Schall/Ton/Klang/Geräusch• Qualitätskriterien• Wiedergabe und Aufnahme• Speicherung digitaler Audiodaten• Digitaler Ton auf Magnetband• Mit Licht Ton speichern• Aufbau einer CD• Audioformate
Leitfaden
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Was ist Schall?
• Akustisches Phänomen• Schallquelle Schallfeld Ohr • Schallfeld:
• Ausbreitungsmedium (meist Luft, aber auch Wasser)
• Im Vakuum: kein Schall • Schallquelle erzeugt Druckschwankungen
im Schallfeld • physikalisch: Schall ist Welle
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1] http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Harmonische_Schwingung_2.png
Schwingung
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Eigenschaften von Schallwellen
• Ausbreitungsgeschwindigkeit= Schallgeschwindigkeit
• (343 m/s in der Luft)• (1235 km/h in der Luft)
• Frequenz= Tonhöhe (in Hz)
• tiefster sinbarer Ton: Kontra-F (43 Hz)• höchster Ton: e4 (2607 Hz)
• Amplitude (Schallleitungspegel)= Lautstärke (in dB)
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Als grafische Welle
• Lautstärke steigt an
• Tonfrequenz erhöht sich
• Rauschen • gleichmäßiger TonLeitfaden
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2] wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Hoerflaeche.svg
Hörfläche
• Infraschall (<16Hz)• Hörschall (16Hz bis 20kHz) für Menschen hörbarer Schall• Ultraschall (>20kHz bis 10 GHz)• Hyperschall (>10 GHz) nur noch bedingt ausbreitungsfähig)
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Schall/Ton/Klang/Geräusch
Gemisch aus Grundtönen und Obertönen (Harmonische, Partialtöne) = Spektrum = Klangfarbe
eine Frequenz
Ton + Obertöne
Klang-/Tongemisch, kein obertöniges Verhältnis, Rauschen
Schall:
Ton:
Klang:
Geräusch:
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Digitaler Schall
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Qualitätskriterien• Abtastrate o digitale Signale haben keine fließenden Übergänge
○Wie häufig Stichproben (Samples) vom Audiosignal?
o Angabe in Hertz (Hz = Samples je Sekunde) o Beispiele:
○ CD: 44,1 kHz ○ Telefon: 8 kHz ○ Profi: 96 kHz
3 ] M.Rust
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Qualitätskriterien (2)• Auflösung o Wieviele Zustände je Sample, Wertemenge o Beispiele:
○CD: 16 Bit ○Telefon: 8 Bit ○Profi: 24 Bit
• Speicherplatzbedarf: o Abtastrate * Auflösung * Zeit (in Sekunden) o Beispiel:
○CD: 10 MByte/Minute (Stereo), Kapazität: 650 MByte = 74 Minuten
3 ] M.Rust
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Wiedergabe und Aufnahme
Energieumwandlung:• akustisch – mechanisch – magnetisch -
elektrisch
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Mikrofon-Arten• Dynamische Mikrofone (Tauchspulenmirkrofon) Membran bewegt Spule im Magnetfeld
• Bändchenmikrofone Sonderfall dynam. Mikrofon Membran ist Blättchen
• Kondensatormikrofone Membran ist Elektrode in Kondensator
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Speicherung digitaler Audiodaten
• erste Experimente ab den 70ern
• 1978: illegaler Mitschnitt von Karajan-Konzert von Sony o Karajan sollte Qualität anschließend beurteilen o positives Ergebnis Sony setzt auf digitales Audio
• daher: Digitalton auf Magnet und optischer Basis
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Digitaler Ton auf Magnetband
• Digital Audio Tape (DAT) o Digitale Musikaufzeichnung auf
Magnetband o 48kHz, 16 Bit o ursprünglich für Endverbraucher
gedacht o heute nur im professionellen Umfeld
• 1993: Alesis DAT (ADAT): o 8 Kanal digitale Bandmaschine o auf S-VHS o Profi-Recording-System
•1993: Tascam o 8 Kanäle auf Hi-8
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Mit Licht Ton speichern
• Phillips erste Prototypen optischer Datenträgern für Video o Laserdisc, 30 cm Durchmesser o würde 13 Stunden Musik fassen
• Sony o zu hohe Kapazität würde klassisches Geschäftsmodell
der Musikbranche zerstören
o Datenträger sollte 9. Sinfonie Beethovens fassen längste zur Verfügung stehende Version:
Furthwängler 1951: 74 Minuten 12 cm Durchmesser (passt in alle Anzugtaschen)
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Mit Licht Ton speichern (2)
• 1980: Red Book Standard (AudioCD) o 44.1 kHz, 16 Bit, 74 Minuten
• 1982: CD-Player für Massenmarkt • 1988: 100 Mio AudioCDs/Jahr • Aufbau der CD: o Polycarbonat mit Vertiefungen (Pits) und Zwischenräumen
(Lands) o Spiralförmige Aufzeichnung (Länge: 5 km) o Bedampfung mit Aluminiumfilm als Reflektionsschicht
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Aufbau einer CD
4 ] wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/CD_Prinzip.png
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Schall - Audioformate
• verlustfreie Formate (1:2) o WAV (PCM) o AIFF (Audio Interchange File Format) o FLAC (Free Lossless Audio Codec), etc.
• verlustbehaftete Formate (1:7, 1-11) o MP3 (MPEG-1 Layer 3) o AAC (Advanced Audio Coding, MPEG-4) o WMA (Windows Media Audio) o Ogg Vorbis, etc.
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Hinweise und Links• Website Audacity: www.audacity.de o Deutsches Tutorial:
http://audacity.sourceforge.net/localhelp/de/audacity-deutsch-handbuch-23-Jan-2005.pdf
• http://www.delamar.de/ • http://recording.de/ • http://homerecording.com/ • Samplebibliotheken: o http://www.sampleswap.org o http://www.samplenet.co.uk o http://www.looperman.com/loops.php o http://www.freeloops.com o http://www.audioyou.com
Material zur Verfügung gestellt von Dipl.-Inf- M. Rust