3. Θεωρία Ψηφιακού...

Click here to load reader

  • date post

    12-Feb-2020
  • Category

    Documents

  • view

    2
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of 3. Θεωρία Ψηφιακού...

  • 75

    3. Θεωρία Ψηφιακού Ήχου

    Σύνοψη Στο παρόν κεφάλαιο ασχολούμαστε τον ψηφιακό. Αρχικά, ορίζονται οι μορφές ήχου που συναντάμε στους υπο- λογιστές και έπειτα ορίζεται ο ήχος ως φυσικό μέγεθος, δηλαδή ορίζονται κάποια από τα φυσικά του χαρακτηρι- στικά, όπως η συχνότητα, η ένταση, η χροιά κ.ά. που επηρεάζουν και την επεξεργασία του ήχου στους υπολογι- στές. Στην τρίτη ενότητα του κεφαλαίου αναλύεται η διαδικασία ψηφιοποίησης ήχου μέσω της δειγματοληψίας και εξηγείται ο τρόπος υπολογισμού του μεγέθους των αρχείων ήχου. Αναλύονται, επίσης, ειδικά θέματα, όπως οι τεχνικές κωδικοποίησης, τα χαρακτηριστικά των CD και DVD ήχου, η αλλαγή ρυθμού δειγματοληψίας, η πε- ριβάλλουσα έντασης ήχου και οι γλώσσες προγραμματισμού ήχου. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα χαρακτηρι- στικών των δημοφιλών μορφών αποθήκευσης αρχείων ήχου (WAV, MP3, AIFF κ.α.) και το λογισμικό για εγ- γραφή και επεξεργασία ψηφιακού ήχου. Η τέταρτη ενότητα του κεφαλαίου εισάγει τον αναγνώστη στην ψηφιακή μουσική και πιο συγκεκριμένα στα πρότυπα MIDI, MusicXML και XMF και στο λογισμικό επεξεργασίας του μουσικού κειμένου. Η τελευταία ενότητα παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά των μικροφώνων, της κάρτας ήχου και των ηχείων, δηλαδή του υλικού που αφορά την ψηφιοποίηση, επεξεργασία και αναπαραγωγή ήχου.

    Προαπαιτούμενη γνώση Το τρέχον αποτελεί αυτόνομη ενότητα και δεν υπάρχουν προαπαιτούμενες ενότητες. Βασικές δεξιότητες ψηφια- κής τεχνολογίας, όπως η κατανόηση του δυαδικού συστήματος, των μονάδων μέτρησης του μεγέθους ψηφιακών αρχείων και η χρήση λογισμικού είναι τα προαπαιτούμενα που πρέπει να γνωρίζει ο εκπαιδευόμενος.

    3.1. Εισαγωγή Ο ήχος (sound) χρησιμοποιείται σε όλες τις εφαρμογές πολυμέσων με διαφόρους τρόπους. Αρχικά χρησιμο- ποιείται για την αφήγηση των πληροφοριών σχετικά με τα παρουσιαζόμενα θέματα, ως εναλλακτικό μέσο του κειμένου και της εικόνας. Για παράδειγμα, αν θέλουμε να παρουσιάζουμε τον τρόπο λειτουργίας ενός λογι- σμικού, μπορούμε να έχουμε γραπτές οδηγίες ή να εμφανίζουμε στατικές εικόνες ή να παραθέτουμε αποσπά- σματα βίντεο με επίδειξη των λειτουργιών του, που θα περιέχουν και ηχητικές πληροφορίες ή να έχουμε μόνο ηχητικές πληροφορίες ή οποιοδήποτε συνδυασμό των επιλογών αυτών. Επιπρόσθετα, ο ήχος μπορεί να χρη- σιμοποιηθεί με τη μορφή μουσικής παρασκηνίου κατά την παρουσίαση ενός θέματος, για να προσθέσει έναν ευχάριστο μουσικό τόνο, καθιστώντας τη χρήση της εφαρμογής πιο ενδιαφέρουσα. Τέλος, ο ήχος μπορεί να υπάρχει σε μια εφαρμογή για τη σήμανση συγκεκριμένων λειτουργιών, π.χ. όταν γίνεται μια λάθος επιλογή να ακούγεται ένας βραχύς και κάπως έντονος ήχος. Γενικά, η ύπαρξη ηχητικών εφέ προσδίδει ρεαλισμό στις ε- φαρμογές και βοηθά στην εξοικείωση του χρήστη με το πρόγραμμα, αλλά μπορεί να βοηθήσει και ειδικές κατηγορίες χρηστών. Ο ψηφιακός ήχος που συναντούμε στους υπολογιστές είναι δύο μορφών:

     ο ήχος κυματομορφών ή ψηφιακός (wave ή digital audio), και  ο ήχος σε μορφή μουσικής, αποθηκευμένος με το πρότυπο Midi.

    Με την πρώτη μορφή, μπορούμε να αποθηκεύσουμε ήχο που έχει προέλθει από εγγραφή, π.χ. ανθρώ-

    πινη ομιλία, μουσική, ήχους περιβάλλοντος, με χρήση ενός ή περισσοτέρων μικροφώνων. Ο ήχος αποθηκεύε- ται ως ένα σύνολο διακριτών ηχητικών δειγμάτων. Στα αρχεία Midi, ο ήχος αποθηκεύεται ως μουσική που έχει δημιουργηθεί από μουσικά όργανα και έχει εισαχθεί στον υπολογιστή. Για παράδειγμα, αποθηκεύεται πληροφορία για τη μουσική νότα, το όργανο που την παρήγαγε, την ένταση και τον χρόνο που έμεινε πατημέ- νο το πλήκτρο που παρήγαγε τη νότα. Επίσης, καταγράφονται και πληροφορίες ειδικών εφέ για κάθε νότα. Να αναφέρουμε εδώ, ότι στα Αγγλικά ο όρος “sound” χρησιμοποιείται για τον ήχο που ακούμε ή παράγεται από κάποια φυσική πηγή (π.χ. ανθρώπινη ομιλία, θρόισμα αέρα, ένα αντικείμενο που πέφτει, το κελάηδισμα πουλιών κ.α.), ενώ ο όρος “audio” είναι πιο τεχνικός όρος και αναφέρεται σε ήχο που προέρχεται από εγγρα- φή ή μετάδοση μέσω ηλεκτρονικής συσκευής.

  • 76

    3.2. Ο ήχος ως φυσικό μέγεθος Ο ήχος είναι ένα κύμα και μεταδίδεται σε κάποιο μέσο, όπως ο αέρας, το νερό κ.λπ. Δημιουργείται από δο- νούμενα αντικείμενα, όπως για παράδειγμα οι φωνητικές χορδές των ανθρώπων ή από κάποιο μουσικό όργα- νο. O ήχος παράγεται από μια ταχεία μεταβολή στη μέση πυκνότητα ή την πίεση των μορίων του αέρα πάνω και κάτω από την τρέχουσα ατμοσφαιρική πίεση. Οι μικρές αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση αναφέρονται ως πίεση ήχου (sound pressure) και οι διακυμάνσεις της πίεσης ως ηχητικά κύματα (sound waves).

    Απλουστεύοντας την περιγραφή της διαδικασίας, μπορεί να ειπωθεί ότι η δόνηση ενός σώματος δη- μιουργεί κίνηση των μορίων του αέρα που βρίσκονται κοντά στο δονούμενο σώμα. Έπειτα, αυτά τα μόρια πιέζουν τα μόρια του αέρα που βρίσκονται πιο μπροστά κ.ο.κ. και έτσι τελικά μεταδίδεται η κίνηση, δηλ. το ηχητικό κύμα (Εικόνα 3.1). Όταν η πίεση των μορίων του αέρα φτάσει στο τύμπανο του αυτιού (ή σε κάποια συσκευή, όπως το μικρόφωνο), τότε το τύμπανο πάλλεται μετατρέποντας την μηχανική ενέργεια της κίνησης σε ηλεκτρική ενέργεια που μεταδίδεται στον εγκέφαλο για περαιτέρω επεξεργασία. Στην πράξη, σε όλη αυτή τη διαδικασία δεν υπάρχει κίνηση σωματιδίων, αλλά μετάδοση κινητικής ενέργειας των σωματιδίων που τα- λαντώνονται που τελικά φθάνει στο αισθητήριο όργανό μας.

    Κατά τη διαδικασία της δημιουργίας του ήχου, όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της αρχικής ομιλίας ή πιο έντονη η πίεση της χορδής, αν πρόκειται για μουσική από έγχορδο, τόσο πιο μεγάλη πίεση δημιουργείται στα μόρια του αέρα και τελικά στο τύμπανο του ανθρώπινο