Maturita PVY - 22. Zvukové formáty

<< 21.Grafické formáty | Témata PVY | 23.Video formáty >>

22. Zvukové formáty

• Zvuk - fyzikální podstata, vznik, šíření
• Parametry zvuku - fyzikální veličiny, sluchový vjem
• Digitalizace zvuku - vzorkování, kvantizace
• Zvukové soubory - rozdělení, typy, možnosti využití

Zvuk

Fyzikální podstata

• Mechanické vlnění pružného prostředí - plyn, kapalina, pevná látka
  • slyšitelný zvuk - frekvence 16 až 20 000 kmitů za sekundu
  • infrazvuk - frekvence pod 16 kmitů za sekundu
  • ultrazvuk - frekvence nad 20 000 kmitů za sekundu

Vznik - nejčastěji pohybem tělesa ve vzduchu

• pravidelné kmitání generuje zvuk určité výšky
  • rozkmitání struny nebo plátku hudebního nástroje
• nepravidelný pohyb tělesa generuje mluvené slovo, hudbu nebo hluk
  • membrána reproduktoru nebo sluchátka - proměnné výšky a hlesitosti
  • spalovací motor - mechanický hluk a hluk expanze plynů

Šíření Rychlost šíření - závisí na těsnosti vazeb mezi částicemi prostředí nejpomalejší v plynech - vzduch 343 m/s, voda 1482 m/s, ocel 5960 m/s Útlum zvuku - se vzdáleností od zdroje se snižují rozdíly v tlaku částic v pevných látkách nejnižší útlum, ve vzduchu vysoký, vakuem se zvuk nešíří každá změna prostředí působí jako překážka šíření - stěna , okno Ohyb zvukových vln - difrakce za překážkou se může zvuk šířit díky ohybu a odrazu zvukových vln způsob překonání závisí na vlnové délce a rozměru překážky Odraz zvuku dozvuk - odraz v menším prostoru - prodlužuje zvuk, zlepšuje zvukový vjem ozvěna - odraz vrací zvuk nejméně po desetině sekundy (17 + 17 metrů) Skládání zvuku - interference

Šíření zvuku

Parametry zvuku Výška zvuku- závisí na frekvenci vlnění - f[Hz]<br /> Itenzita zvuku- závisí na aplitudě vlnění a na hladině akustického tlaku L = 20.log(p/p0)[dB] změna 6 dB odpvídá dvojnásobnému zvýšení intenzity změna 20 dB - odpovídá desetinásobnému zvýšení intenzity šustění listí - 20dB, rušná ulice - 70dB, bouřka - 120dB, práh bolesti - 130dB Sluchový vjem individuální schopnost lidského ucha slyšet zvuk citlivost ucha závisí na věku člověka a na frekvenci zvuku nejvyšší citlivost kolem 2 000 Hz

Zvukové pole ucha

Digitalizace zvuku

Analogové informace spojitá zvuková informace - mikrofon, magnetický pásek Digitální informace - nespojitá informace - vzorky uložené v paměti PC Digitalizace - informace analogové na digitální pomocí A/D převorníku vzorkování - rychlé snímání vzorků úrovně signálu vzorkovací frekvence je dvojnásobná oproti max. frekvenci zvuku kvantizace - přiřazení nejbližší kódované úrovně kódování informace o intenzitě - 8 bit(256 úrovní)/16/32/48 bit Kvalita digitálního zvuku mluvené slovo 22 kHz / 8 bit CD audio - 44,1 kHz / 16 bit DVD audio - 96 kHz / 24 bit studio - 194 kHz / 32 bit

Vzorkování a kvantizace

Zvukové soubory

ztrátové a bezeztrátové uložení zvukové informace

• Bezeztrátové - WAV, FLAC, MIDI
• Ztrátové - MP3, AAC, WMA, Vorbis(OGG)
  • ze zvukového signálu odeberou méně důležité informace
• omezení nízkých a vysokých frekvencí a rozsahu úrovní
• snížení sytosti a dynamiky zvuku

WAV ( Waveform audio file format)

• možno ukládat i komprimovaně
• používá se pro Audio CD a základní zpracování zvuku

FLAC (Free Lossless Audio Codec)

• bezeztrátová komprimace, součást projektu Ogg (Xiph.org)
• využití pro archivní a vysoce přesná zvuková data

MIDI (Musical Instrument Digital Interface)

• mezinárodní standard v hudebním průmyslu
• slouží pro vzájemnou komunikaci mezi hudebními nástroji a počítačem

MP3 (kompresní algoritmus MPEG)

• při zachování celkem vysoké kvality má zhruba 1/10 velikosti běžné CD stopy
• široce používaný při uchovávání a přehrávání hudby na počítačích i přenosných a stolních přehrávačích

AAC (Advanced Audio Coding)

• jeden z nejpokročilejších formátů komprese zvuku
• slabá softwarová podpora - například Apple iPod

WMA (Windows Media Audio)

• v současné době jeden z nejvyspělejších kodeků, součást Windows Media Playeru
• použití u DVD přehrávačů

Odkazy

• Zvuk a jeho vlastnosti