POCETNA STRANA
 
SEMINARSKI RAD IZ INFORMACIONIH SISTEMA
 
OSTALI SEMINARSKI RADOVI
- INFORMACIONI SISTEMI -
 

 

Digitalna obrada zvuka


Kako već neko vrijeme živimo u razdoblju intenzivnog razvoja informatike i njoj srodnih znanosti, nastanak novih tehnologija i otkrića doživljavamo kao nešto sasvim očekivano i potpuno normalno. Možemo reći da se daljnji napredak smatra neophodnim i nužnim. U velikom broju inovacija neke odjeknu jače, dok je nekima učinjena nepravda.

Poznato je da čovjek stvara percepciju svijeta kombinirajući informacije koje dobiva pomoću svojih osjetila. Razvoj računala i informatike u svojim počecima fokusirao se isključivo na osjetilo vida. Daljnji napredak omogućio je i reprodukciju zvuka, a na pretvaranju mirisa u digitalni zapis još se radi, te će to nedvojbeno biti velika atrakcija i golema poslovna prilika u bliskoj budućnosti.

Danas smo svjedoci brojnih naprava koje reproduciraju zvuk. Naviknuti smo na to i rijetko kada se upitamo „kako one rade“. Kako bismo mi mogli uživati, primjerice u glazbi, u računalu se odvija čitav niz operacija koje za rezultat daju jasne kombinacije zvukova. Naš je cilj približiti vam i pojasniti kako nastaje zvuk u računalu. Taj proces nazivamo digitalna obrada zvuka.


2. Zvuk

 

2.1.Općenito o zvuku

Kad govorimo o zvuku potrebno je reci da zapravo govorimo o zvučnim valovima.
Ljudsko uho ih registrira kao promjenu pritiska na bubnjiću u nekom vremenu.
Na slici jedan prikazan je sinusni signal konstantne amplitude.

Zvuk


Najvažnije svojstvo takvog vala u našim primjerima je da je on kontinuiran i neprekinut u svakom trenutku bez obzir koliko ga zumirali po bilo kojoj osi.
On je dakle neprekinut i u nekom trenutku može imati samo jedan iznos amplitude. Najveća frekvencija signala koju može čuti čovjek je oko 20 kHz, dok je za prosječne ljude ta granica na oko 17kHz.
Ljudskom uhu nije lako detektirati fazu zvuka.


2.2. Kako čovjek čuje?

• Kad zvučni val dođe do ljudskog uha, djeluje na
dio koji se zove bubnjić.
• Bubnjić zbog toga zatitra.
• Titraji se prenose do organa sluha (pužnica) koji
se nalazi u unutrašnjem dijelu uha, gdje se
pretvaraju u signale koji mogu putovati živcima
sve do mozga.


2.3. Zvučni val

• Zvuk nastaje titranjem izvora zvuka.
• To se titranje prenosi na susjedne molekule
zraka, zatim na iduće molekule zraka i tako
redom.
• Tako nastaje zvučni val.

Zvuk je po svojoj prirodi val koji se širi zrakom u određenom intenzitetu i određenom brzinom. Uobičajena tehnologija koja omogućava prijenos/pohranjivanje zvučnih sadržaja temelji se na preslikavanju ovih pojava na određeni medij zadržavajući i dalje oblik vala, odnosno i dalje je zadržavan analogni oblik.

Informacije predstavljene kontinuiranim valom predstavljaju analogni skup podataka. Svaki zvučni sadržaj sastavljen je u osnovi od tri dijela koji tvore temeljnu strukturu zvučnog vala. Povezivanje ovih elemenata i njihovih odnosa pomoglo je u definiranju postupka njihove pretvorbe u digitalni oblik, pa čak i umjetno proizvođenje zvučnih sadržaja (sintetski zvuk).

Zvucni val


3. Digitalna obrada zvuka

 

3.1. Ugrađeni zvučnik

Svako računalo unutar kučišta ima ugrađeni
zvučnik. Ugrađeni zvučnik je ograničenih sposobnosti. Može proizvoditi jednostavne zvukove
upozorenja ili reproducirati jednostavne melodije. U današnje doba multimedijalnih sadržaja takve mogućnosti zvuka nisu dovoljne.

 

3.2. Zvučni podsustav

Za složeniju računalnu obradu zvuka, potrebno je u računalo ugraditi odgovarajući zvučni
podsustav.Takav podsustav treba obraditi i reproducirati zvuk.
Složenost zvučnog podsustava ovisi o željenim svojstvima, pogotovo o kvaliteti rezultata obrade zvuka.
Računalo može proizvesti zvuk na temelju digitalnih podataka. Za stvaranje zvuka potrebne su dvije pretvorbe. Najprije je potrebno pretvoriti digitalni podatak u analogni električni signal, a zatim taj signal pretvoriti u zvučne valove (npr. pomoću zvučnika, slušalica ili električnog glazbala).

Zvucni podsustav


4. Računalna pohrana podataka

 

4.1. Pretvorbe signala

Pošto računalo razumije samo digitalne, binarne signale, potrebno je zvučni val najprije pretvoriti u električnu veličinu (npr. pomoću mikrofona), a zatim tu analognu električnu veličinu pretvoriti u digitalni, binarni oblik.
Kod analognog sustava zvuk koji je primljen preko mikrofona se pretvara u kontinuirano promjenjiv električni signal koji je potpuno vjeran tonskoj pobudi.
Kod digitalnog sustava zvučni signal se prikazuje pomoću odgovarajućih znakova stvaranjem nekog koda. Osnova tog koda su dva stanja (binarni kod) kojim se pojednostavljuje obrada signala.

4.2. Kvantitizacija signala

Da bi se analogni signal mogao pretvoriti u digitalni, potrebno ga je također kvantitizirati, to jest utvrditi vrijednosti signala do prihvatljive granice točnosti. Digitalni signal definiran je samo kod pojave vertikalne linije. Visina svake pojedinačne vertikalne linije nosi određenu vrijednost koja se može pretvoriti u digitalni broj - signal je digitaliziran primjenom modulacije s kodiranim signalom (PCM - Pulse-Code Modulation). Razlike između tako dobivenog digitaliziranog signala u odnosu na izvorni analogni signal predstavlja pretvorbeni šum koji prati određeni signal. Povećanjem broja bitova za kvantitizaciju PCM (digitalnog) signala, dobiva se manje šuma to jest digitalni zvučni sadržaj postaje sve čišći, jasniji i vjerodostojniji izvornom analognom signalu. Ovi procesi provode se u sklopovima za pretvorbu analognih u digitalne (ADC) i digitalne u analogne (DAC) signale.

ADC sklop preuzima analogni zvučni zapis, uzima isječak u vremenu, utvrđuje uzorak i proizvodi određeni broj koji ostali strojni i programski sklopovi u računalu prihvaćaju i prevode digitaliziranu sliku zvučnog zapisa. DAC izvodi obrnuti proces, preuzima određene brojeve iz programskog sklopa, pretvara ih u odgovarajuće električne signale koje šalje na izlazni sklop (u drugo računalo, zvučnike itd.).

Pretvorba analognog u digitalni signal

Pretvorba analognog u digitalni signal


5. Zvučna kartica

 

5.1. Pojam i definicija

Zvučna kartica je uređaj ili čip integriran na matičnu ploču koji se sastoji od niza A/D sklopova koji omogućuju snimanje i reprodukciju zvučnih signala na računalu. Glazbene kartice za osobna računala proizvode zvuk na dva bitno različita načina: Sintezom zvuka na način poput onog kako rade glazbeni sintesajzeri - reprodukcijom MIDI zapisa (*.mid, *.rmi, *.kar, itd.) te reprodukcijom PCM zapisa audio signala (*.wav, *.au, itd.).

Elektronički sklop (pretvornik) koji pretvara analogne signale u digitalne i obratno, naziva se
zvučna kartica (sound card).

5.2. Vrste zvučnih kartica

Zvučna kartica može biti:
– Ugrađena (integrirana) u matičnu ploču
– Zasebni elektronički sklop (kartica)

Zasebni elektronički snop (kartica)
Zvucna kartica

 


6. Zvukovne datoteke

 

6.1. Vrste zvukovnih datoteka

Zvučna kartica može, s obzirom na način pohrane zvuka, stvarati i reproducirati dva oblika zvukovnih datoteka, to su:
– Valni oblik (wave)
– MIDI oblik


6.2. Priključci na kartici

Svaka kartica posjeduje barem tri priključka:
– Linijski ulaz
– Mikrofonski ulaz
– Audio izlaz

Prikljucci na zvucnoj kartici

Na linijski ulaz se spaja izvor zvuka, analogna električna veličina relativno visoke razine.
Izvor zvuka može biti uređaj za reprodukciju CD audio diskova (CD player), rado aparat, kazetofon ili neki drugi audio uređaj.

Mikrofonski ulaz
Na mikrofonski ulaz spaja se izvor zvuka, analogna električna veličina relativno niske
razine poput mikrofona

Audio izlaz
Na audio izlaz spajaju se uređaji za reprodukciju zvuka, analogne električne veličine koja
predstavlja rezultat obrade zvuka.
To su slušalice, zvučnici, pojačala ili neki drugi uređaji za reprodukciju zvuka.

Dodatni priključci
Na kartici se mogu nalaziti i dodatni priključci
– MIDI priključak, za MIDI sukladne instrumente
– Priključci za digitalni izlaz i digitalni ulaz

 

6.3. Datoteke valnog oblika

Nastaju mjerenjem amplitude analognog električnog signala koji predstavlja zvučni val, u određenim vremenskim razmacima. Izmjerene vrijednosti se pretvaraju u brojčane i tako nastaje datoteka valnog oblika.
Dodaje im se produžetak .wav.
Zauzimaju više mjesta od MIDI datoteka.

6.4. MIDI datoteke (musical instrument digital interface)

Dogovor za razmjenu podataka između računala i elektroničkih glazbala. Sadrži normirane kodove za različite vrste glazbala. Nije pogodan za pohranu glasa niti bilo kojeg drugog zvuka osim ako ga ne proizvodi elektroničko glazbalo. Dobivaju produžetak .mid.


7. Sažimanje audio datoteka

Sažimanje smanjuje kvalitetu audio zapisa. Ovisno o razini sažimanja, smanjenje kvalitete
će biti više ili manje primjetno. Prilikom sažimanja, iz zvučnog se zapisa izostave manje važni podaci, u koje spadaju zvukovi koje ljudsko uho ionako ne bi mogli čuti ili razlikovati i zvukovi koji bitno ne utječu na doživljaj pri reprodukciji zvučnog zapisa.

Najčešće korišteni oblici sažimanja su:
– MP3 kodiranje
– WMA kodiranje


7.1. MP3 datoteke

MP3 kodiranje je jedan od najpogodnijih i najpopularnijih načina sažimanja audio datoteka.
MP3 je kraći naziv za algoritam kodiranja zvuka punog naziva MPEG-1 layer3.
Korisnik sam bira stupanj sažimanja i tako određuje odnos između veličine datoteke i
kvalitete zapisa. Stupnjem sažimanja zadaje se količina bitova kojom se zapisuje jedna sekunda glazbe (bit rate).

Broj bitova ovisi o tome koliko će se uzoraka svake sekunde snimiti i koliko će se bitova
utrošiti za pohranu jednog uzorka. Manje bitova znači manje zauzeće memorije ali i
manju kvalitetu zvuka. Stupnjevi sažimanja su normirani i izražavaju se
u kbps (brojem kilobita u sekundi). Uobičajene vrijednosti su 48, 64, 96 128 kbps. Iako se može podesiti stupanj sažimanja sve do 320 kbps (kvaliteta CD-a), većina zapisa je zbog
manjeg zauzeća memorije sažeta sa stupnjem sažimanja 128 mbps.


Reprodukcija MP3

Mnogi komercijalni i besplatni programi mogu reproducirati MP3 datoteke, a najpopularniji su:

–WinAmp
– Windows Media Player (dio Windowsa)

7.2. WMA datoteke

WMA (Windows media Audio), sažeti format audio datoteka, razvio je Microsoft.
Namijenjen je za uporabu uz Windows Media Player.
Ovaj program nije raširen kao MP3 program, ali nudi CD kvalitetu zvuka s veličinom datoteke koja je upola manja od MP3 formata.

 

8. Audacity

 

8.1. Općenito

Jedan od mnogih programa za pretvorbu zvuka
Audacity je besplatni digitalni uređivač zvuka koji se može pokrenuti na Linuxu/Unixu, Mac OS 9/Mac OS X i Microsoftovim Windows operativnim sustavima.
Audacity je vrlo popularan u svijetu obrade audio zapisa jer nudi sve osnovne funkcije potrebne amaterskom korisniku, podržan je na svim platformama i besplatan je.

Audacity

8.1. Mogućnosti programa Audacity


Neke od mogućnosti ovog programa uključuju:
- unos i iznošenje WAV, MP3, Ogg Vorbis i drugih audio formata
- snimanje i reproduciranje zapisa
- obrađivanje Cut, Copy i Paste naredbama s neograničenom mogućnošću Undo-a
- multi-track mixing odnosno paralelno spajanje audio zapisa i njihovo preklapanje
- digitalne učinke i podršku za plug-in, tj. dodatne učinke
- obradu zapisa pomicanjem amplitude zapisa
- uklanjanje buke i šumova.


Zaključak

I na kraju željeli bi vam reći kako bez obrade zvuka život ne bi bio isti. Svi smo mi navikli da zvuk dolazi iz uređaja, ali nikada se nismo zapitali kako zvuk izlazi iz tih kutija, zvučnika, mp3 playera itd.
To nije sve ova obrada zvuka nije ni blizu kakva će biti za 10 , 15 , 20 godina.
Obrada se jako velikom brzinom razvija i to je dobro za čovjeka koji nije svjestan koliko mu je potreban zvuk.
Danas imamo jako puno programa i uređaja za obradu , slušanje zvuka. Mi se nadamo da će ih u budućnosti biti još više i da će taj napredak koristiti čovječanstvu.
I na kraju >Fama volat <.

Literatura:

Besplatni Seminarski Radovi

SEMINARSKI RAD