Juha Henriksson. Digitaalinen äänentallennus Dr. Juha Henriksson Finnish Jazz & Pop Archive

Transkriptio

1 Juha Henriksson Digitaalinen äänentallennus 1

2 Äänen korkeus Ääni on värähtelyä, joka etenee ilmassa ilmamolekyylien harventumina ja tiivistyminä Äänen korkeutta kutsutaan äänen taajuudeksi Taajuuden yksikkö on hertsi (Hz), joka ilmoittaa edestakaisten värähtelyjen määrän sekunnissa Flyygeli 27, Hz Ihmisen kuuloalue noin khz, herkimmillään 2 6 khz alueella 2

3 Äänen voimakkuus Äänen voimakkuutta mitataan desibeliasteikolla (db) Asteikon nollakohta on ihmisen kuulokynnys 1 khz taajuudella db-asteikko on logaritminen Kun ihmiskorva aistii äänenvoimakkuuden kaksinkertaistuvan, äänenvoimakkuus kasvaa noin 10 db 3

4 Äänen digitointi Tietokoneen äänikortin AD (Analogi-Digitaali) -muunnin muuntaa äänipään tuottaman vaihtojännitteen tietokoneen ymmärtämäksi digitaaliseksi dataksi Digitoinnissa alkuperäisestä signaalista otetaan näytteitä ja saadut luvut kvantisoidaan tietokoneen ymmärtämiksi binääriluvuiksi (ykkösten ja nollien sarjoiksi). Vaihtosähkönä A/D-muuntimeen tulevassa analogisessa äänisignaalissa on sekä positiivinen että negatiivinen vaihe yhden värähdysjakson aikana => näyte on ehdittävä ottaa molemmista Nyquistin teoreeman mukaan tietyntaajuisen äänen toistumiseen vaaditaan vähintään kaksinkertainen, ja korkealaatuiseen nelinkertainen näytteistystaajuus 4

5 Sampling rate Näytteistystaajuus eli sampling rate kertoo, kuinka tiuhaan näytteitä on otettu Yksikkö khz = näytteiden määrä / s 5

6 Resoluutio Resoluutio eli erottelukyky kertoo sen, kuinka monta bittiä on käytetty ääniaallon amplitudin kuvaamiseen kussakin näytteessä 6

7 Verhokäyrä Ääni kuvataan tietokoneen ruudulla yleensä verhokäyränä, jossa vaaka-akselina on aika ja pystyakselina äänen voimakkuus 7

8 .wav Digitaalinen ääni talletetaan arkistoissa yleisimmin.wav -formaattiin (Microsoft Wave).wav tukee kaikkia näytteenottotaajuuksia ja resoluutioita sekä mono/stereota WAV-tiedostot ovat RIFF (Resource Interchange File Format) -tyyppisiä eli määritykset tallentuvat osaksi tiedostoa RIFF-tiedostoihin voi tallentaa myös muuta tietoa, esim. kappaleen nimen ja esittäjän 8

9 .wav PCM.wav tiedosto voi periaatteessa noudattaa mitä tahansa koodausta Yleisimmin käytössä on kuitenkin PCM (Pulse Code Modulation) Kehitetty alkujaan puhelinliikenteeseen IASA suosittelee PCM-koodattuja.wav tiedostoja digitaalisen äänen tallentamiseen (tai BWF, Broadcast Wave file Format).wav tiedoston suurin koko on 2 GB => W64 9

10 Sampling rate Tavallisessa CD-audiossa näytteenottotaajuus on 44,1 khz IASA suosittelee analogisen aineiston digitointiin vähintään 48 khz näytteenottotaajuutta Korkeampi näytteenottotaajuus on eduksi, mitä huonommassa kunnossa alkuperäinen analoginen äänite on IASA: laadukkaampi vaihtoehto on 96 khz Korkeampi näytteenottotaajuus edellyttää digitointityöasemalta parempaa suorituskykyä! 10

11 Resoluutio CD-audion resoluutio on 16 bit Lisäbiteistä on hyötyä erityisesti huonokuntoisten äänitteiden mahdollisessa restauroinnissa IASA suosittelee 24 bit käyttöä Jo digitaalisessa muodossa oleva aineisto talletetaan samalla näytteenottotaajuudella ja resoluutiolla, millä se on alun perin äänitetty! Mitä suurempi näytteenottotaajuus ja resoluutio, sitä suurempi tiedoston koko (esim. 96 khz ja 24 bit vie 3,2 kertaa enemmän tilaa kuin 44,1 khz ja 16 bit) Tallennusmedian hinta laskee koko ajan! 11

12 Editointi Digitaaliseen arkistokopioon ei saa tehdä mitään editointia tai korjailua! Esim. kohinanpoisto-ohjelmat ja muut automaattiset korjailuohjelmat kehittyvät; kerran tehtyä korjailua ei voi enää mitätöidä Sen sijaan käyttökopioon voidaan tehdä korjailuja, jos se esim. halutaan julkaista Ainoa sallittu säätö on äänentason säätö (esivahvistimen on oltava laadukas!) 12

13 Pakkaus Äänitiedoston kokoa voidaan pienentää pakkaamalla Pakkausta on kahta eri tyyppiä: häviötön (lossless) ja häviöllinen (lossy) Arkistokopioon ei saa tehdä häviöllistä pakkausta! Käytännössä äänitiedoston häviötön pakkaus säästää varsin vähän tilaa, joten se tuskin maksaa vaivaa (Monkey's Audio, TTA, WavPack, FLAC, Shorten, Apple Lossless, WMA Lossless) 13

14 Pakkaus Käyttökopioiden häviöllinen pakkaus, jos esim. halutaan laittaa äänitteet internetiin mp3: "MPEG-1 Audio Layer 3 Yleensä 44,1 khz ja 128 Kbit/s, nykyisin myös 192 Kbit/s, alemmilla bittimäärillä laatu kärsii Myös vaihteleva bittimäärä (Variable Bit Rate, VBR) on mahdollinen Standardi ei määrittele codecia, joten erilaisia codeceja on useita ja niiden laatu vaihtelee 14

15 Pakkaus WMA (Windows Media Audio) ATRAC (Sony Minidisc) AAC (MPEG-4 AAC, Apple ipod etc.) RealAudio (internet streaming) Ogg Vorbis (ilmaisohjelma) WMA, Real Audio ja Ogg Vorbis ovat parempia kuin mp3, jos bittimäärä/s on alhainen 15

16 Digitointi Analoginen toistolaite Äänentason säädin AD-muunnin ja äänikortti Työasema Digitaalinen äänitysohjelmisto DA-muunnin Monitorikaiuttimet 16

17 AD-muunnin Äänikortti AD-muuntimen ja äänikortin on oltava laadukkaita AD-muuntimen on toimittava lineaarisesti eikä se saa lisätä ääneen mitään Taajuusvaste parempi kuin db Särö alle 0.01 % (4 dbu), alle % (23 dbu) Signal to noise ratio vähintään 117 dba Äänikortin kohinataso alle -126 db Ks. tarkemmin IASA TC-04 17

18 Tietokone Äänitysohjelmisto Nykyisten tietokoneiden suorituskyky alkaa riittää laadukkaaseen stereoäänen digitointiin ilman katkoksia Tietokone irti verkosta, taustalla pyörivät ohjelmat pois Arkistokopion digitoinnissa ei ohjelmistolta vaadita suurta määrää toimintoja (cut, save) Ohjelmistoja ovat esim. Sound Forge, Pro Tools ja Adobe Audition (ent. Cool Edit) Vinkki: huonokuntoisia mono full track nauhoja digitoitaessa voidaan äänittää stereona, jolloin toinen puoli nauhasta voi olla tuhoutunut ja ääni voidaan silti pelastaa 18