Ήχος Ως Δομικό στοιχείο των Πολυμέσων

Ήχος  Διευκολύνει την παρακολούθηση μιας εφαρμογής Ακουστικής απόλαυσης Εντυπωσιασμός μέσω των ηχητικών εφέ  Οι σύγχρονοι υπολογιστές δεν αντιμετωπίζουν πρόβλημα με το μέγεθος των αρχείων ήχου και με την ποιότητα τους  Τα αρχεία ήχου μπορούν να προέλθουν: Ήχοι από εξωτερικές πηγές, όπως μικρόφωνο, συστήματα ήχου, τηλεόραση κ.ά. Να δημιουργηθούν από τον υπολογιστή με κατάλληλο λογισμικό και υλικό  Το αρχικό ηχητικό υλικό μπορεί: Να ηχογραφηθεί και να ψηφιοποιηθεί με τη χρήση μικροφώνου και κάρτας ήχου Να περιέχεται σε ψηφιακή μορφή σε CD Να είναι αποθηκευμένο σε αναλογική μορφή, όπως σε κασέτα ή δίσκο βινυλίου ( απαιτείται η ψηφιοποίησή του μέσω ειδικών κυκλωμάτων που συνήθως βρίσκονται στην κάρτα ήχου)

Ψηφιοποίηση Ήχου  Πρέπει να υπάρχει μια κάρτα ήχου για τη μετατροπή του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό ( ADC (Analog to Digital Converter))  Η είσοδος του αναλογικού σήματος στον υπολογιστή γίνεται μέσω μικροφώνου ή ηχογραφημένου αναλογικά σήματος στο ADC

Ψηφιοποίηση Ήχου  Η διαδικασία που ακολουθείται στην κάρτα ήχου είναι η ακόλουθη:  Δειγματοληψία Λαμβάνονται δείγματα από το αναλογικό σήμα σε τακτά χρονικά διαστήματα Από το ρυθμό της δειγματοληψίας (sampling rate), δηλαδή τον αριθμό των δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο (που μετριέται σε KHz), εξαρτάται η ποιότητα του σήματος  Κβαντοποίηση Η ένταση του κάθε δείγματος αντιστοιχίζεται σε μια τιμή από ένα συγκεκριμένο σύνολο τιμών Ο αριθμός δυαδικών ψηφίων που διατίθενται για την αποθήκευση κάθε δείγματος είναι σταθερός και καλείται μέγεθος δείγματος ή πλάτος δείγματος ή ανάλυση  Κωδικοποίηση Οι τιμές του κάθε δείγματος κωδικοποιούνται με 0 και 1

Διαδικασία ψηφιοποίησης Βήμα 1: Δειγματοληψία Λαμβάνονται δείγματα από το αναλογικό σήμα σε τακτά χρονικά διαστήματα Από το ρυθμό της δειγματοληψίας (sampling rate), δηλαδή τον αριθμό των δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο (που μετριέται σε KHz), εξαρτάται η ποιότητα του σήματος

Διαδικασία ψηφιοποίησης Βήμα 1: Κβαντοποίηση Η ένταση του κάθε δείγματος αντιστοιχίζεται σε μια τιμή από ένα συγκεκριμένο σύνολο τιμών Ο αριθμός δυαδικών ψηφίων που διατίθενται για την αποθήκευση κάθε δείγματος είναι σταθερός και καλείται μέγεθος ή εύρος δείγματος (sample width) ή ανάλυση

Διαδικασία ψηφιοποίησης Βήμα 1: Κωδικοποίηση Οι τιμές του κάθε δείγματος κωδικοποιούνται με 0 και 1

Τιμές Δειγματοληψίας ΉχοςΣυχνότητα δειγματοληψίας Ηz (δείγματα / δευτερόλεπτο) Τηλέφωνο8.000 Ραδιόφωνο CD Ψηφιακή τηλεόραση DVD ή

Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό α) συχνότητα 44,1KHz β) συχνότητα 22,05KHz

Η συχνότητα δειγματοληψίας καθορίζει τον αριθμό των δειγμάτων πλάτους του αναλογικού σήματος (α) αναλογικό σήμα (β) Ψηφιακό σήμα με χαμηλή συχνότητα δειγματοληψίας (γ) Ψηφιακό σήμα με υψηλή συχνότητα δειγματοληψίας Το μέγεθος δείγματος είναι ο αριθμός των bits που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση κάθε δείγματος του αναλογικού σήματος

Αναλογική – Ψηφιακή μορφή (α) αναλογικό σήμα (β) Ψηφιακό σήμα

Μέγεθος του αρχείου ήχου = συχνότητα δειγματοληψίας (Hz) x μέγεθος δείγματος (bits) x διάρκεια (sec) Για ένα λεπτό ήχου ποιότητας CD χρειαζόμαστε: 44100Hz x 16bit x 60sec = bits = bytes = = KB = 5,046 MB Για στερεοφωνικό ήχο 2 x 5,046 MB = 10,09 MB!!!! …υπολογίστε ένα τραγούδι !!!

Ανάγκη λοιπόν συμπίεσης του ήχου !!!

Συμπίεση αρχείου ήχου - Απόρριψη πληροφοριών από ήχους με συχνότητες έξω από τα όρια του φάσματος των συχνοτήτων (20 Hz – Hz) Πλάτος Συχνότητα Σήμα κυρίαρχου ήχου Περιοχή ήχων παραπλήσιας συχνότητας και χαμηλότερης έντασης που δεν γίνονται αντιληπτοί από το ανθρώπινο αυτί -Συμπίεση στηριζόμενη στο φαινόμενο της ηχητικής σκίασης

Συμπίεση Ήχου x1 8x0 6x1 5x0 3x1 3x0 4x1 6x0 4x (Μη απωλεστική lossless ) (Απωλεστική lossy ) x1 5x0 5x1 5x0 3x1 3x0 4x1 5x0 4x1 (Αλγόριθμος αποκοπής περισσότερων από 5 ψηφία)

Πρότυπο mp3  Το ΜΡ3 είναι ένας τύπος ψηφιακού συμπιεσμένου αρχείου ήχου.  Δεσμεύει όμως πολύ λιγότερο χώρο, περίπου το 1 / 10 του αρχικού  Γι αυτό μπορείτε να γράψετε σ’ ένα CD 200 τραγούδια και όχι 20 !!!

Οι συνηθέστερες μορφές (formats) των ψηφιοποιημένων ήχων

Βασικές μορφοποιήσεις (formats) αρχείων ήχου ΕπέκτασηΠρότυποΠεριγραφή.rifRIFF Αναπτύχθηκε από την Microsoft και υποστηρίζει αρχεία ψηφιακού ήχου WAV και MIDI..wavWave Αποτελεί το πρότυπο αποθήκευσης ψηφιακού ήχου και είναι υποσύνολο του πρότυπου RIFF..midMIDI Διεθνές πρότυπο για την αποθήκευση μουσικών αρχείων MIDI..aifAIFF Δημιουργήθηκε από την Apple αλλά χρησιμοποιείται σε όλες τις πλατφόρμες. Υποστηρίζει δειγματοληψία 32 bit..rmiRMI Αναπτύχθηκε από την Microsoft για αρχεία MIDI..mp3MPEG-layer 3 Πρότυπο συμπιεσμένων αρχείων ήχου. Χρησιμοποιείται κυρίως για τη διακίνηση αρχείων μουσικής στο διαδίκτυο..wmaWMA Windows Media Audio. Αναπτύχθηκε από την Microsoft με στόχο την υποστήριξη απωλεστικής συμπίεσης..raReal Audio Προορίζεται για την άμεση αναπαραγωγή ήχων μέσω του διαδικτύου.

Επεξεργασία κυματομορφής ήχου  Ηχοληψία – ψηφιοποίηση αναλογικού ήχου  Εισαγωγή ήχου από cd  Αντιγραφή, αποκοπή, επικόλληση ηχητικού τμήματος  Ρύθμιση έντασης και συχνότητας,  Αλλαγή συχνότητας δειγματοληψίας και αλλαγή μεγέθους δείγματος  Αλλαγή χρονικής διάρκειας  Μείξη ήχων  Απαλοιφή θορύβου  Εισαγωγή διαφόρων εφέ  Συμπίεση - Αποθήκευση

Προγράμματα επεξεργασίας ήχου  Sound Forge της Sonic  SoundEdit της Macromedia  Coll Edit της Syntrillium (Adobe Audition)  WaveStudio της Creative κ.α.  Aviafy-myna ( δωρεάν online)  Audacity (δωρεάν, απαιτείται εγκατάσταση στον υπολογιστή σας)  Free Audio Editor (δωρεάν, απαιτείται εγκατάσταση)