PRELUCRAREA AUDIO DIGITALA

1
PRELUCRAREA AUDIO DIGITALA
2
Cuprins MIDI Standardul MIDI Crearea, editarea
si interpretarea fisierelor MIDI Acustica
muzicala si notatii Caracteristici ale
secventiatoarelor si claviaturilor MIDI Tipuri
si formate de mesaje MIDI  Transmisia mesajelor
MIDI Sintetizarea sunetelor PRELUCRAREA AUDIO
DIGITALA Medii de lucru audio digitale Software
pentru prelucrare audio Tipuri de fisiere
audio Prelucrare dinamica Restaurare audio
3
MIDI Un fisier audio poate fi reprezentat -colec
tie de esantioane (cum s-a considerat pana in
acest moment) -MIDI (Musical Instrument Digital
Interface) memoreaza evenimente de sunet sau
realizari umane de sunet. Se utilizeaza un
limbaj scripting pentru specificarea de mesaje
prin care se indica note, instrumente si durate.
Fiecare mesaj descrie un eveniment (adica,
schimbarea notei, a cheii, a tempo-ului, etc)
interpretarea unei piese muzicale. Mesajele MIDI
? genereaza sunetul corespunzator prin
intermediul unui sintetizator (cauta fiecare
sunet intr-o memorie de sunete sau creaza sunetul
pe baza unui calcul matematic - in acest caz
procesul se numeste sinteza FM) gt fisierele MIDI
lt fisiere de esantioane! Dezavantaj sunetul
poate sa fie artificial, mecanic (in timp ce un
fisier de esantioane poate sa memoreze toate
subtilitatile interpretului). Avantaj se poate
utiliza un echipament cu clape MIDI conectat la
calculator pentru interpretarea si inregistrarea
unei piese muzicale, iar ulterior fisierul poate
fi editat (modificarea instrumentului care
interpreteaza, a notelor, a cheii). De asemenea,
deoarece MIDI este un standard se pot transfera
fisierele MIDI intre echipamente MIDI sau intre
calculatoare.
4
Standardul MIDI Primul protocol MIDI (1.0)
stabilit in 1983 - colaborarea mai multor firme
(Roland Corporation, Sequential Circuits,
Oberheim Electronics, Yamaha, Korg, Kawai) gt
creata si o asociatie (MMA MIDI Manufacturers
Association). O componenta importanta GM-1
(General MIDI) ? standardizeaza asignarea
instrumentelor muzicale la numerele de bucata
(patch numbers) pe masura ce sunt
apelate. 1999 GM-2, revizuit in 2003 ? s-a
marit numarul de sunete. In tabelul urmator se
prezinta maparea instrumentelor la numerele de
bucata (GM-2)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
Crearea, editarea si interpretarea fisierelor
MIDI Dispozitivele hardware care genereaza
mesaje MIDI se numesc controllere MIDI (keyboard
pian electronic, saxofon, guitara). Dispozitivele
care interpreteaza mesajele MIDI generand sunete
se numesc sintetizatoare MIDI. Unele dispozitive
pot realiza ambele operatii (exemplu anumite
keyboard-uri). De asemenea unele placi audio din
calculatoare pot sintetiza fisiere
MIDI. Conectarea unui echipament MIDI la
calculator -la calculatoarele mai vechi
conector special MIDI de 15 pini -actual prin
USB gt o conexiune MIDI standard rata 31.25
kb/s. Un secventiator MIDI dispozitiv
hardware (independent de calculator) sau
aplicatie software care permite receptia,
memorarea si editarea datelor MIDI. Exemple de
secventiator MIDI software Cakewalk Music
Creator sau Cubase. Secventiatorul permite
vizualizarea unui fisier MIDI in diferite
forme -staff view afisand notatiile
muzicale -piano roll view indicand apasarile
clapelor pianului -lista de evenimente. In
figurile urmatoare sunt prezentate aceste
vizualizari din aplicatia Cakewalk Music Creator
8
(No Transcript)
9
Asemanatoare secvetiatoarelor, programele de
notatie muzicala pot fi utilizate pentru crearea
de muzica prin -introducerea de note una cate
una -click cu mouse-ul pe clapele unui
pian -folosind un editor de evenimente. Progra
mele de prelucrare audio de esantioane pot citi
si fisiere MIDI si le pot converti intr-un format
de esantioane (WAV sau PCM) ? simplu ! Mult mai
greu transformarea unui fisier de esantioane in
fisier MIDI !
10
Acustica muzicala si notatii In notatia muzicala
vestica sunetele muzicale se numesc tonuri sau
tonalitati (tones), caracterizate prin inaltime
(pitch), timbru si tarie (loudness). Prin
adaugarea atac (onset) si durata, un sunet
muzical se numeste nota. Pentru doua note
caracterizate de frecventele g si h, aflate la n
octave distanta exista relatia dintre frecventele
corespunzatoare h 2n g Frecventa de 440 Hz
este un punct de referinta si corespunde notei A.
Octava dintre A si A ul mai inalt este divizata
in 12 note A, A sharp, B, C, C sharp, D, D
sharp, E, F, F sharp, G, si G sharp. Termenul
octava provine de la faptul ca exista opt note
intregi in acel domeniu. A sharp este echivalenta
cu B flat, etc... Aranjarea notelor pe clapele
unui pian
11
Pentru a calcula diferenta de frecventa pentru
doua note succesive, se considera f1 nota de baza
si f22f1 nota aflata cu o octava mai sus, intre
acestea gasindu-se 12 note succesive, la distanta
de un multiplicator x 2f1 ((((((((((((f1x) x)
x) x) x) x) x) x) x) x) x) x)f1x12 2x12 gt x
1.05946309436 Astfel daca A are frecventa de
440 Hz, A are frecventa de 440 1.05946309436
466.16 Hz, etc. Notatia muzicala se scrie pe o
partitura (musical staff), care are la
inceputul piesei o cheie (key signature),
indicand care note se interpreteaza sharp si
care flat. Timbrul unui sunet muzical
desemneaza culoarea tonului, fiecare instrument
interpretand diferit o anumita nota muzicala. Un
instrument pe langa nota de baza (numita prima
armonica) genereaza sunete cu frecventele
multiplii notei de baza, numite armonici
(armonica intai, armonica a doua, etc), care se
combina cu nota de baza. Perceptia sunetului
este influentata de rezonanta, care amplifica
anumite armonici si diminueaza altele, avand un
efect asupra timbrului instrumentului.
12
La emiterea unei note muzicale se disting
etapele formand anvelopa de amplitudine -atac
(attack) din momentul in care incepe emiterea
sa pana cand atinge amplitudinea
maxima -decadere (decay) usoara scadere in
amplitudine dupa atac -sustinere (sustain)
cat continua vibratia sunetului la o amplitudine
mare -eliberare (release) oprirea sunetului
inainte de stingerea sa naturala.
13
Caracteristici ale secventiatoarelor si
claviaturilor MIDI In functie de cat sunt de
sofisticate, controloarele si secventiatoarele
MIDI dispun de o serie de caracteristici
suplimentare -numarul de bucata (patch
number) specifica instrumentul care trebuie
activat, in cadrul mesajelor MIDI fiind referit
ca numar de program (uneori la selectarea unui
instrument pe o claviatura MIDI acesta este
referit ca voce) -banca este o baza de date de
numere de bucate -claviatura polifonica poate
interpreta mai multe note simultan (maxim 32 de
note) -dispozitivul de iesire MIDI multitimbral
poate interpreta simultan mai multe
instrumente -claviatura sensibila la atingere
(touch sensitive) poate detecta viteza cu care
este apasata o tasta, codifica aceasta intr-un
mesaj MIDI si controleaza volumul
sunetului -claviatura sensibila la forta cu
care este tinuta apasata o tasta (aftertouch),
permitand efecte pentru trompeta si alamuri, cu
variantele monofonic (aceeasi valoare pentru
toate notele) sau polifonic (efect numai asupra
unei note, celelalte ramanand neschimbate) -peda
la de sustinere poate intarzia eliberarea unei
note
14
-rotita de modificare a inaltimii notei (pitch
bend wheel) modifica inaltimea notei in timp ce
este cantata, revenind la pozitia initiala dupa
eliberare -metronom dispozitiv audio pentru
temporizare (ticaie in timpul redarii
piesei) -software pentru transpozitie
(schimbarea cheii), cuantizare temporala (mutarea
notelor la intervale mai regulate), schimbarea
de tempo si efecte DSP (flange, reverb,
delay, echo). De facut distinctie intre doi
termeni MIDI -canal (channel) MIDI o cale de
comunicare de date intre doua dispozitive
MIDI -pista (track) MIDI o zona de memorie
in care se pastreaza datele MIDI, corespunzand
unui interval de timp al secventiatorului unde
pot fi vazute notele MIDI.
15
Tipuri si formate de mesaje MIDI Un mesaj MIDI
este un pachet de date care codifica un
eveniment. Evenimentele MIDI descriu modul cum se
interpreteaza o melodie. Clasificarea
mesajelor 1) Mesaje de canal contin informatii
relevante pentru canale, fiind de doua
tipuri -mesaje de voce canal indica momentul
cand o nota incepe si cand se termina, cat de
tare este apasata, cat de tare este tinuta
apasata (aftertouch), care instrument este
activat, etc --mesaje de mod canal indica
dispozitivului MIDI care canal trebuie activat
pentru preluarea datelor si cum se interpreteaza
acestea. 2) Mesaje de sistem contin informatii
care nu sunt specifice vreunui canal particular
(temporizare, sincronizare, setup).
16
(No Transcript)
17
Mesajele MIDI sunt transmise serial pe cuvinte
de 10 biti, incep cu un bit 0 de start si se
incheie cu un bit 1 de stop, informatia utila
fiind pe 8 biti. Fiecare mesaj contine un octet
de stare si zero sau mai multi octeti de date.
Octetul de stare are bitul MSB 1 si indica tipul
de mesaj, octetul de date avand bitul MSB 0.
Specificarile complete pentru mesajele MIDI sunt
date pe site-ul MMA. In tabela urmatoare cateva
exemple de mesaje
18
Mesaj Octet stare in hexa (n este canalul) Octet stare in binar Informatia din octetii de date
Note On X9n 1001... Nota redata si viteza de lovire a clapei (2 oct.)
Note Off X8n 1000.... Nota eliberata si viteza de eliberare a clapei (2 oct.)
Aftertouch pentru o clapa xAn 1010.... Nota, presiunea (2 oct.)
Aftertouch pentru intregul canal xDn 1101.... Presiunea (1 oct.)
Program change xCn 1100.... Numar de bucata (1 oct.)
Control change xBn 1011.... Tipul controlului (ex. modulatie, pan, etc.) si modificarea controlului (2 oct.)
Pitch bend xEn 1110.... Scara de frecvente catre care inaltimea tonului este ajustata (2 oct.)
Exemplu mesaj pe 3 octeti x91 x3C x64 semnifica
activare nota pe canalul 1, nota 60 (x3C) cu o
viteza de apasare 100 (x64).
19
Transmisia mesajelor MIDI Transmisia mesajelor
MIDI se face pe cuvinte de 10 biti la rata de
31.25 kb/s, ordinea bitilor in cadrul unui cuvant
fiind LSB primul. Este posibil ca pentru note
simultane si diferite efecte (rotita de
modificare a notei) sa fie generate multe mesaje,
ceea ce conduce la intarzieri. In acest caz se
poate utiliza running status, o tehnica pentru
reducerea cantitatii de date MIDI, eliminand
redundantele. O data ce s-a comunicat un octet de
stare, acesta nu mai trebuie repetat cat timp se
aplica la octetii de date. Exemplu un acord de
trei note pe un canal, se transmite mesajul Note
On o singura data, urmat de note si de viteza
(de lovire a clapei). Comparatie intre
stream-urile in cele doua cazuri fara running
status si cu running status
20
(No Transcript)
21
Sintetizarea sunetelor Un dispozitiv care reda
fisiere MIDI (de exemplu o placa de sunet sau o
claviatura MIDI) poate sa utilizeze pentru
sintetizarea sunetelor doua solutii -sintetizare
a cu modulatie de frecventa (FM) -sintetizarea
cu tabela de unde (wavetable synthesis). Sinte
tizarea FM este realizata prin operatii
matematice pe sunete, ca simple frecvente
sinusoidale. Operatiile incep cu o frecventa
purtatoare care este apoi modificata cu o
frecventa de modulare. Exemplu se aplica unei
functii sinus o alta functie sinus. Ulterior se
adauga alte functii pentru modularea sunetului in
timp. Tehnica FM poate capta foarte bine timbrul
instrumentelor reale si poate crea sunete noi
care nu sunt proprii niciunui instrument. Metoda
este utilizata in special de placile de sunet.
22
Sintetizarea cu tabela de unde se bazeaza pe
stocarea esantioanelor de sunet ale instrumetelor
reale, utilizand un dispozitiv de
esantionare -tehnica mai costisitoare decat
precedenta -poate stoca mult mai bine timbrul
instrumentelor reale (mai buna fidelitate). Micso
rarea numarului de esantioane pentru fiecare
instrument se poate memora o nota produsa de un
instrument, iar pentru obtinerea notelor
urmatoare, nota poate fi deplasata (shiftata),
dar nu cu prea mult, caci fiecare instrument
pentru fiecare nota genereaza si o serie de
tonuri suplimentare (overtones) specifice, care
nu se pot obtine prin calcule (se produce
aliasing) gt gama de note este impartita in
regiuni (key splits), fiind preluata o singura
nota pentru fiecare regiune, iar celelalte note
din regiune se obtin prin deplasare. O alta
solutie de reducere a cerintelor de memorie
reducerea dimensiunii esantionului, prin stocarea
unui interval foarte scurt de timp, iar la redare
esantionul este reluat in bucla pentru a obtine
durata necesara. Se pot aplica suplimentar
filtrari, de asemenea esantioanele pot fi
comprimate gt sintetizarea cu tabela de unde este
larg adoptata.
23
PRELUCRAREA AUDIO DIGITALA Medii de lucru audio
digitale Exista doua medii importante de lucru
cu datele audio digitale -interpretare in
direct la teatru, concert (live) -studio de
inregistrari. Echipamentul analogic
utilizat anterior
24
(No Transcript)
25
Elementul central mixerul sau consola de mixare
(primeste semnale de la microfoane si
instrumente, ajusteaza amplitudinle acestora,
egalizeaza componentele de frecventa si trimite
iesirile la difuzoare). Fiecare intrare la mixer
este un canal, existand chiar si 24 de canale sau
mai multe. O alta solutie este utilizarea unui
mixer digital. Acesta contine convertor
analog-digital (ADC), permitand ca prelucrarile
ulterioare sa fie facute digital.
26
(No Transcript)
27
In continuare se presupune ca elementul central
de prelucrare audio (DAW digital audio
workstation) este calculatorul personal, avand o
placa de sunet cu urmatoarele functii -conectori
de intrare pentru microfoane si surse audio
externe -converteste sunetul din analogic in
digital cu un ADC, in timp ce este
inregistrat -conectori de iesire pentru
difuzoare si casti -converteste sunetul din
digital in analogic cu DAC, in timp ce este
redat -sintetizeaza esantioane de sunet MIDI
utilizand sinteza FM sau cu tabela de unde.
28
Exista doua tipuri de microfoane -microfon
dinamic utilizeaza o bobina de inductie atasata
la o diafragma, plasata intr-un camp magnetic,
astfel incat bobina se deplaseaza la variatiile
de presiune. Aceste microfoane sunt robuste,
ieftine, pentru inregistrari acasa. Nu necesita
sursa externa de alimentare. Frecventa limita
este de 16 kHz. -microfon capacitiv are o
diafragma si o placuta de baza, care impreuna
formeaza o capacitate. La schimbarea distantei
dintre placile condensatorului datorita
vibratiilor, capacitatea se modifica, la fel si
tensiunea reprezentand sunetul. Microfonul este
mult mai sensibil si mai usor. Necesita sursa
externa de alimentare. Frecventa limita este de
20 kHz.
29
Calculatorul trebuie sa dispuna de o serie de
conectori
30
-conectori pentru comunicatii de date Firewire
(pentru conectarea audio, video si discuri) cu
viteza de 400 Mb/s, fara solicitarea
procesorului, in doua variante cu 4 pini si 6
pini si USB2 cu 480 Mb/s, dar cu solicitarea
procesorului -conector S/PDIF (Sony Phillips
Digital Interface) pentru conectarea unui
recorder audio digital sau interfata externa de
sunet, care transfera date audio
digitizate -conector (stereo 1/8) pentru
microfon (analogic) la care pe placa de sunet
exista un ADC -conectori TRS sau TR de 1/4
pentru echipamente profesionale (amplificatoare
de microfon, casti, ghitara, difuzoare) -conecto
ri XLR pentru conectarea unui microfon de buna
calitate la interfete de sunet externe (prin
cablu XLR), oferind un semnal de inalta calitate,
balansat si impedanta scazuta -conectori RCA
pentru echipament audio si video, existand trei
conectori, galben pentru semnal video compus, alb
pentru canal stanga sau audio mono si rosu pentru
canal audio dreapta.
31
Conectorii se caracterizeaza prin -impedanta
(Z), masurata in Ohms ( ? ). De exemplu,
microfoanele pot fi de joasa impedanta (pana la
600 ?), de medie impedanta (intre 600 ? si 10 k
?) si de inalta impedanta (peste 10 k ?). Un
microfon de impedanta mare poate furniza un
semnal de amplitudine mai mare decat un microfon
de impedanta scazuta. -lungimea cablului
influenteaza semnalul, un cablu lung
distorsioneaza frecventele inalte (prin reactanta
cablului). -semnal balansat semnalele balansate
dispun de doi conductori de semnal si un ecran.
Semnalele sunt defazate cu 180 (adunand doua
sinusoide defazate cu 180 suma este zero).
Zgomotul care se adauga liniei va fi aproximativ
uniform in cele doua canale, iar prin adunarea
lor se obtine zgomotul x2, ceea ce permite
estimarea acestuia si eliminarea din semnal gt
canalele balansate sunt mai putin afectate de
zgomot. Semnalele nebalansate utilizeaza un
conductor central invelit intr-un ecran. Chiar si
asa semnalul este afectat de zgomot. Concluzie
cea mai buna solutie pentru inregistrare audio
este oferita de microfoanele cu impedanta scazuta
(cele cu conexiune XLR).
32
Software pentru prelucrare audio Printre cele
mai utilizate programe de prelucrare audio sunt
Digidesign Pro Tools (Mac sau Windows), Adobe
Audition (Windows), Apple Logic (Mac), Sony Sound
Forge (Windows) si Nuendo (Mac sau Windows).
Cakewalk Music Creator si Cakewalk Sonar sunt
pachete software combinate pentru prelucrare
audio / MIDI. Propellerhead Reason (Mac sau
Windows) este un pachet sofisticat audio / MIDI
furnizand un secventiator, masina de tobe si o
varietate larga de sintetizatoare. Acid Pro este
un instrument pentru creatia de muzica. Max/MSP
(Mac sau Windows) este un mediu de dezvoltare
pentru muzica interactiva si prelucrare
audio. Exista de asemenea o serie de freeware,
shareware si instrumente comerciale pentru Linux
DAP, MixViews, ReZound, Slab, JoKosher, KWave,
Brahms, Jazz, TiMidity, Playmidi, BladeEnc,
si aRts. Audacity este un program open source
pentru Mac, Windows si Linux.
33
Caracteristicile principale ale unui software de
prelucrare audio includ -import si salvare
fisiere audio intr-o varietate de
formate -interfata pentru inregistrarea si
redarea de sunete -vizualizarea formei de unda,
permitand editarea pana la nivelul de
esantion -editoare multitrack -instrumente de
restaurare audio pentru inlaturarea
suieraturilor, clickurilor, pocniturilor si a
zgomotului de fond -abilitatea de preluare de
intrari sau furnizare de iesiri de la canale
multiple -efecte speciale reverb, panning,
flange -controale pentru egalizarea si
ajustarea volumului si intervalului
dinamic -filtre de frecventa -gestionarea
formatului MIDI alaturi de date audio digitale si
integrarea intr-un singur fisier
audio -inregistrarea de esantioane si adaugarea
la banca de pachete MIDI -codecuri de compresie.
34
In Waveform view reprezentare grafica a
undelor sonore (se pot afisa si edita la nivelul
esantioanelor). Se mai numeste si editor de
esantioane. Pe orizontala se afiseaza timpul, iar
pe verticala amplitudinea. Standardul pentru timp
este SMPTE (Society of Motion Picture and
Television Engineers), divizat in ore, minute,
secunde si cadre (frames). De exemplu, un
standard (imprumutat din video) poate sa fie de
30 cadre / sec. In Multitrack view se permite
inregistrarea de diferite sunete, instrumente si
voce pe piste separate, care pot fi prelucrate
independent. O pista este o secventa de
esantioane audio care poate fi redata si editata
ca o unitate separata. De obicei piste separate
sunt asociate cu instrumente sau voci
separate. Canalul difera de pista, canalul
corespunzand unui stream de date audio. Astfel
inregistrare pe un canal inseamna mono, iar pe
doua canale inseamna stereo. Pe masura
dezvoltarii industriei multimedia au aparut
inregistrari multicanal multicanal 5.1 are 5
canale fata-centru, fata-dreapta, fata-stanga,
spate-dreapta si spate-stanga, plus un canal LFE
(low frequency extension channel), numit
subwoofer cu frecvente intre 10-120 Hz, iar
multicanal 6.1 are un canal spate-centru
suplimentar.
35
Tipuri de fisiere audio Formatele de fisiere
audio difera printr-o serie de caracteristici -c
odificarea esantioanelor -cuantizare
liniara -cuantizare logaritmica -valori de
esantioane cu semn sau fara semn -formatul
datelor -existenta unui header -memorarea
octetilor in ordinea litle-endian sau
big-endian -intreteserea canalelor -tipul de
informatii memorate in fisiere -constrangeri
legate de rata de esantionare si/sau adancimea de
biti -constrangeri legate de numarul de
canale -informatii suplimentare, ca
timestamps, loop points -fisierul poate fi
comprimat -utilizand o procedura cu
pierderi -utilizand o procedura fara
pierderi -format open sau proprietar. Princip
alele formate audio sunt prezentate in tabelul
urmator
36
Extensia de fisier Tip de fisier sau codec Caracteristici
.aac Advanced Audio Coding Compresie fara pierderi ca imbunatatire MP3, utilizat pentru iPods, cell phones si PlayStations portabile.
.aif Audio Interchange File Format, format wave standard Apple Format PCM necomprimat, suporta mono/stereo, 8/16 biti, varietate de rate de esantionare, ordine big-endian.
.au NeXT/Sun (Java) Poate fi fara compresie sau cu compresie CCITT µ-law, A-law, G721 suporta mono/stereo, 8/16 biti, varietate de rate de esantionare (fara compresie) utilizat pentru distributie pe Internet si includere in appleturi si aplicatii Java.
.flac Free Lossless Audio Codec, Xiph.Org Foundation Codec gratuit fara pierderi, compresie 1.51 sau 21 pentru compresie fara pierderi pentru web.
.mp3 MPEG-1 Layer 3 audio Rata mare de compresie la o calitate buna, inclusiv pentru web.
.ogg Ogg Vorbis, Xiph.Org Foundation Codec gratuit, rata mare de compresie cu buna fidelitate, concurenta cu .mp3.
.raw Fisier Raw Valori de esantion fara header, la deschiderea fisierului se introduc rata de esantionare, rezolutia si numar de canale.
.rm Real Media Suporta stream audio (permite ascultare inainte de descarcarea completa a fisierului).
37
.tta True Audio Codec gratuit fara pierderi, compresie 1.51 sau 21 pentru compresie fara pierderi pentru web, competitie cu .flac.
.wav A-law/µ-law CCITT standard G.711 Fisiere cu esantioane pe 8 biti create din esantioane pe 16 biti folosind codificarea A-law/µ-law,cu scara dinamica de 13 biti (aprox. 78 dB).
.wav DVI/IMA International Multimedia Association, versiune ADPCM format .wav cu compresie ADPCM Utilizeaza o metoda diferita (mai rapida) decat Microsoft ADPCM, alternativa la MPEG cu decodificare rapida si compresie audio de buna calitate.
.wav Microsoft ADPCM Microsoft Utilizeaza ADPCM, furnizeaza 4 biti/canal date comprimate cu rata 41.
.wav Windows PCM Microsoft Standardul Windows pentru audio PCM necomprimat, suporta mono/stereo, varietate de adancime de biti si rate de esantionare, conform specificatiilor RIFF.
.wma/.asf Microsoft Windows Media (audio) Codec Microsoft, permite alegerea calitatii, inclusiv rata de biti constanta (CBR constant bit rate) sau variabila (VBR variable bit rate), compresie cu/fara pierderi, suporta streaming audio.
38
Prelucrare dinamica Prelucrarea dinamica este
procesul de ajustare a scarii dinamice a unei
selectiuni audio fie pentru a reduce, fie pentru
a creste diferenta dintre pasajele cele mai
puternice (tari) si cele mai reduse
(silentioase). In productia de muzica, vocile si
instrumentele sunt inregistrate separat, fiecare
pe pista sa, iar fiecare pista se poate ajusta
dinamic in timp real sau dupa inregistrare.
39
Modificarea scarii dinamice se poate realiza
prin patru metode -compresie in jos (downward
compression) micsoreaza amplitudinile
semnalului care sunt peste o anumita valoare de
prag, fara sa schimbe amplitudinile sub aceasta
valoare, reducand astfel scara dinamica -compres
ie in sus (upward compression) ridica
amplitudinile semnalului care sunt sub o anumita
valoare, fara modificarea amplitudinilor peste
aceasta valoare, reducand scara
dinamica -expansiune in sus (upward
expansion) ridica amplitudinile semnalului care
sunt peste o valoare de prag, fara sa schimbe
amplitudinile sub aceasta valoare, crescand scara
dinamica -expansiunea in jos (downward
expansion) micsoreaza amplitudinile semnalului
sub o valoare de prag, fara modificarea
amplitudinilor peste aceasta valoare, crescand
scara dinamica.
40
(No Transcript)
41
Limitarea audio limiteaza amplitudinea unui
semnal audio la un nivel desemnat. Se poate
realiza hardware, la inregistrare sau software,
executandu-se taierea amplitudinilor mari
(clipping). Rezulta anumite distorsiuni ale
formei de unda. Normalizarea este un proces care
creste amplitudinea unui semnal audio si deci si
volumul perceput. Deoarece opereaza pe un intreg
semnal audio trebuie aplicat dupa inregistrare.
42
Algoritmul de normalizare 1) gaseste
amplitudinea cea mai mare din selectia audio 2)
gaseste amplificarea necesara pentru a creste
amplitudinea cea mai mare la valoarea maxima
dorita (implicit 0 dBFS sau o anumita valoare
setata de utilizator) 3) mareste toate
amplitudinile din selectie cu aceasta
amplificare. Varianta acestui algoritm
normalizeaza amplitudinea RMS la o valoare de
decibel specificata de utilizator, caci RMS
furnizeaza o masura mai buna pentru volumul
perceput al sunetului. In unele programe se
furnizeaza o setare predefinita impreuna cu o
explicatie intuitiva (exemplu Normalize RMS to
-10dB (speech)).
43
Compresia si expansiunea se pot reprezenta
matematic printr-o functie de transfer sau
grafic. O functie de transfer corespunzatoare
primei bisectoare (linie la 45) nu modifica
semnalul audio, insa o functie liniara de
transfer deasupra primei bisectoare creste
amplitdinea, iar sub prima bisectoare scade
amplitudinea.
Functii liniare de transfer pentru crestere cu 5
dB si micsorare cu 5 dB (fara compresie sau
expansiune).
44
Compresia in jos necesita un prag (amplitudinile
peste aceasta valoare sunt micsorate). Exemplu de
functie de transfer
Amplitudinile mai mari decat -40 dB sunt
micsorate cu un raport 21.
45
Compresia in sus creste amplitudinea semnalului
mai mic decat o valoare de prag. Exemplu de
functie de transfer
Amplitudinile mai mici de -30 dB sunt amplificate
cu un raport 21.
46
Unele programe permit combinarea celor doua
operatii intr-una singura In acest caz functia de
transfer poate arata astfel
Se executa compresie in jos pentru amplitudinile
mai mari decat -20 dB, fara compresie intre -20
si -60 dB si compresie in sus sub -60 dB. Scara
dinamica a fost redusa prin compresie in jos si
compresie in sus.
47
Exemplu de semnal care a fost prelucrat dinamic
prin compresie in jos si compresie in sus, iar
apoi normalizat

Semnalul audio initial.
Dupa
compresie
48

Dupa normalizare.
49
Restaurare audio In timpul inregistrarilor audio
apar zgomote de fond (aparatul de aer
conditionat, motorasul unui harddisk, vantul,
etc). Pentru eliminarea acestor zgomote se pot
utiliza trei tipuri de restaurare audio blocarea
zgomotului (noise gating), reducerea zgomotului
(noise reduction) si inlaturarea click si pop
(click and pop removal). Poarta de zgomot
(noise gate) blocheaza semnalele cu amplitudine
sub un anumit prag. Cand esantioanele sunt sub
valoarea de prag, poarta se inchide si
esantioanele nu sunt lasate sa treaca. Cand
esantioanele cresc deasupra valorii de prag
poarta se deschide si lasa sa treaca aceste
esantioane. O poarta permite specificarea unor
parametri -nivel de reducere (reduction
level) amplitudinea sub care sunt reduse
esantioanele -timp de atac (attack time)
timpul de deschidere a portii cand semnalul
depaseste valoarea de prag (timp scurt poate sa
prinda de exemplu un sunet de tobe)
50
-timpul de eliberare (release time) timpul de
inchidere a portii din momentul in care semnalul
scade sub prag (o bucata muzicala care scade
incet in volum trebuie sa aibe un timp de
eliberare mare pentru a prinde efectul) -control
de detinere (hold control) timpul minim cat
poarta trebuie sa stea deschisa -control de
histerezis (hysteresis control) este util in
cazul cand semnalul fluctueaza in jurul valorii
de prag, ceea ce ar insemna inchiderea si
deschiderea continua a portii (fenomen numit
chatter), astfel se poate indica diferenta
dintre valoarea care deschide poarta si valoarea
care o inchide.
51
Interfata pentru poarta de zgomot (Logic Pro).
52
Interfetele pentru reducerea zgomotului afiseaza
de obicei graficul analizei de frecventa pe axa
orizontala se reprezinta frecventele, iar pe axa
verticala amplitudinile. Utilizand culori
diferite se reprezinta semnalul original,
cantitatea de reducere a zgomotului si zgomotul.
Setarea principala se refera la reducerea
zgomotului. Profilul zgomotului se obtine din
analiza Fourier (se determina frecventele la care
apar zgomotele si amplitudinile corespunzatoare
acestor frecvente). Dupa determinarea profilului
zgomotului se compara spectrul de frecvente al
intregului semnal cu profilul, iar sectiunile
care coincid sunt eliminate. O astfel de
interfata permite setarea unor parametrii de
netezire -netezire de timp timpii de atac si
eliberare pentru reducerea zgomotului -netezire
de frecventa gradul la care zgomotul identificat
intr-o banda de frecventa afecteaza schimbarile
de amplitudine in benzile de frecvente
invecinate -netezire de tranzitie seteaza o
gama intre amplitudini care sunt considerate
zgomote si cele care nu sunt considerate zgomote.
53
Software-ul pentru reducerea zgomotului poate fi
setat pentru a cauta un anumit tip de
zgomot -zgomot alb (white noise) apare la
amplitudini egale (sau aproape egale) pentru
toate frecventele, echivalent cu energii egale in
benzi de frecventa de aceleasi dimensiuni
(graficul frecventa-amplitudine aprox orizontal,
deci ariile de sub grafic sunt egale pentru benzi
egale) -zgomot roz (pink noise) energii
egale in benzi de octave (pentru o nota trecerea
de la o octava la octava urmatoare inseamna
dublarea frecventei). Eliminatorul de click si
pop detecteaza intr-o portiune selectata a
fisierului audio o schimbare brusca de
amplitudine si elimina aceasta schimbare prin
interpolarea undei de sunet intre punctele de
start si sfarsit a click-ului sau pop-ului