Yleistä. Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet. Tentit. Kurssin hyväksytty suoritus = Harjoitustyö 2(2) Harjoitustyö 1(2)



Samankaltaiset tiedostot
1. Perusteita Äänen fysiikkaa. Ääniaalto. Aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (frequency) Äänen nopeus

LUT CS20A0650 Meluntorjunta 1. Tsunamin synty LUT CS20A0650 Meluntorjunta

2.1 Ääni aaltoliikkeenä

Kuulohavainnon perusteet

Äänen eteneminen ja heijastuminen

Aaltoliike ajan suhteen:

3 Ääni ja kuulo. Ihmiskorva aistii paineen vaihteluita, joten yleensä äänestä puhuttaessa määritellään ääniaalto paineen vaihteluiden kautta.

2.2 Ääni aaltoliikkeenä

Kuuloaisti. Korva ja ääni. Melu

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Tietoliikennesignaalit & spektri

RAKENNUSAKUSTIIKKA - ILMAÄÄNENERISTÄVYYS

FYS03: Aaltoliike. kurssin muistiinpanot. Rami Nuotio

16 Ääni ja kuuleminen

Akustiikka ja toiminta

Tv-äänisuunnittelu. Antti Silvennoinen Tel

3. AUDIOTEKNIIKAN PERUSTEITA

SGN-4200 Digitaalinen audio

Digitaalinen audio

Luento 15: Ääniaallot, osa 2

Yleistä äänestä. Ääni aaltoliikkeenä. (lähde

Johdanto tieto- viestintäteknologian käyttöön: Äänitystekniikka. Vfo135 ja Vfp124 Martti Vainio

Sopimuspohjainen olio-ohjelmointi

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

YLEINEN AALTOLIIKEOPPI

ö ø Ilmaääneneristävyys [db] 60 6 mm Taajuus [Hz]

Digitaalinen audio & video I

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Puheen akustiikan perusteita Mitä puhe on? 2.luento. Äänet, resonanssi ja spektrit. Äänen tuotto ja eteneminen. Puhe äänenä

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

Ääni, akustiikka Lähdemateriaali: Rossing. (1990). The science of sound. Luvut 2-4, 23.

Digitaalinen audio & video, osa I. Johdanto. Digitaalisen audion sovellusalueet. Johdanto. Taajuusalue. Psykoakustiikka. Johdanto Digitaalinen audio

Mitä tulisi huomioida ääntä vaimentavia kalusteita valittaessa?

Tiistai klo Jari Eerola

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA

Organization of (Simultaneous) Spectral Components

SAVONLINNASALI, KOY WANHA KASINO, KONSERTTISALIN AKUSTIIKKA. Yleistä. Konserttisali

Kuuloaistin ominaisuuksia

THE audio feature: MFCC. Mel Frequency Cepstral Coefficients

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Sanasto: englanti-suomi

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Kokonaisuus 11: Ääni Kirjallinen esitys

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

PÄÄSYKOEOHJEITA / 7

Radioamatöörikurssi 2012

PÄÄSYKOEOHJEITA 2015

800 Hz Hz Hz

16 ÄÄNI JA KUULEMINEN (Sound and Hearing)

PSYKOAKUSTINEN ADAPTIIVINEN EKVALISAATTORI KUULOKEKUUNTELUUN MELUSSA

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

CHEM-A1250 KEMIAN PERUSTEET kevät 2016

Ympäristömelun määrä ja laatu

6. Äänitasomittauksia Fysiikka IIZF2020

Mono- ja stereoääni Stereoääni

ERITTÄIN JOUSTAVAA MUKAVUUTTA AKUSTOINTIIN

Tarvikeluettelo Akustiikka-jakson kokeita varten

, tulee. Käyttämällä identiteettiä

Infraäänimittaukset. DI Antti Aunio, Aunio Group Oy

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

Lähettimet ja vastaanottimet

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Ääneneristys lasin avulla

Ihmiskorva havaitsee ääniaallot taajuusvälillä 20 Hz 20 khz.

Infrapunaspektroskopia

Harjoitustehtävien vastaukset

6.8 Erityisfunktioiden sovelluksia

Lasivaippa: Lämpötekninen viihtyvyys ja ulkoisen melun torjunta

K = Q C W = T C T H T C. c = 1 dq. f) Isokoorinen prosessi: prosessi joka suoritetaan vakiotilavuudessa

Radioamatöörikurssi 2016

Digitaalinen audio & video, osa I

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

TU-C3010 Projektien suunnittelu ja ohjaus (5 op.)

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

FY3: Aallot. Kurssin arviointi. Ryhmätyöt ja Vertaisarviointi. Itsearviointi. Laskennalliset ja käsitteelliset tehtävät

Åbo Akademi klo Mietta Lennes Nykykielten laitos Helsingin yliopisto

N:o Liite 1. Staattisen magneettikentän (0 Hz) vuontiheyden suositusarvo.

Tentissä ratkaistaan neljä ohjelmointitehtävää Javalla. Tentti kestää kolme tuntia.

MS-C2103 Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit (5 op)

3.1 PITKITTÄISEN AALLON NOPEUS JA ENERGIA

Tentissä ratkaistaan neljä ohjelmointitehtävää Javalla. Tehdään sähköisesti mikroluokan Windows-koneilla.

Fysiikan opinnot Avoimen yliopiston opiskelijoille

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu

Suomenkielinen käyttöohje

Akustointiratkaisujen vaikutus taajuusvasteeseen

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

Yleisäänentoistojärjestelmän osat

M2A Suomenkielinen käyttöohje.

f k = 440 x 2 (k 69)/12 (demoaa yllä Äänen väri Johdanto

Fysiikan opinnot Avoimen yliopiston opiskelijoille

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Mustan kappaleen säteily

Kurssiesite Lausekielinen ohjelmointi II Syksy Jorma Laurikkala Tietojenkäsittelytieteet Informaatiotieteiden yksikkö Tampereen yliopisto

Transkriptio:

Yleistä Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet Jouni Smed jouni.smed@utu.fi syksy 2006 laajuus: 5 op. (3 ov.) esitiedot: Java-ohjelmoinnin perusteet luennot: keskiviikkoisin 10 12 12 salissa β perjantaisin 10 12 12 salissa β kurssin kotisivu: http://staff.cs.utu.fi/staff/jouni.smed/dap06/ Kurssin hyväksytty suoritus = 1. Ilmoittautuminen 13.11 mennessä 1. https://www.it.utu.fi/kurssi-ilmo/ ilmo/ 2. Hyväksytty harjoitustyö 3. Hyväksytty tentti Tentit tenttipäivät 1. 15.12, sali β, klo 12:00 14:00 14:00 (luentotentti) 2. tammikuussa 2007 3. helmikuussa 2007 varmista tenttiaika ja -paikka http://www.it.utu.fi/opetus/tentit/ muista ilmoittautua ajoissa! Harjoitustyö 1(2) yksin tai 2 32 3 ryhmäss ssä tehtävät julkaistaan viikolla 46 palautettava 31.12.2006 mennessä arvostelu hylätty, 1 51 lineaarinen tenttibonus: 1 ei korotusta 5 yhden arvosanan korotus Harjoitustyö 2(2) tehtäviss vissä udacity-ohjelmistolla saatavana vapaasti http://audacity.sourceforge.net/ alustana Windows, Mac OS X tai Linux/Unix tai muulla vastaavalla äänity nityökalulla esim. SoundForge, dobeudition (c) 2002-2006 Jouni Smed 1

Kurssin luentoaikataulu Luento Pvm. 1. 1.11 ke 2. 3.11 pe 3. 8.11 ke 4. 15.11 ke Voimakkuuteen kohdistuvat operaatiot 2(2) 5. 17.11 pe Taajuuteen kohdistuvat operaatiot 6. 22.11 ke ikaan kohdistuvat operaatiot 7. 24.11 pe altomuotoon kohdistuvat operaatiot 8. 29.11 ke Javan ääniohjelmointi 1(3) 9. 1.12 pe 10. 8.12 pe ihe Johdanto 1(2) Johdanto 2(2) 11. 15.12 pe Luentotentti Voimakkuuteen kohdistuvat operaatiot 1(2) Javan ääniohjelmointi 2(3) Javan ääniohjelmointi 3(3) Tavoitteet teoreettinen: ymmärtää äänenkäsittelyyn liittyviä käsitteitä mitä voidaan tehdä käytännöllinen: ymmärtää operaatioiden vaikutus ääneen mitä pitää tehdä Mitä ei käsitellä ainakaan syvällisesti äänentoistoa akustiikkaa äänittämistä musiikintekoa MIDIä signaaliprosessointia tiivistämistä tiedostoformaattien esitysmuotoa Kurssin rajapinnat DÄP Sisällys 1(3) 1. Perusteita 1. Äänen fysiikkaa 2. Psykoakustiikka 3. Äänen syntetisointi 4. Samplaus ja kvantisointi 5. Tiedostoformaatit Sisällys 2(3) 2. Äänenkäsittelyoperaatiot 1. Voimakkuus 2. Taajuus 3. ika 4. altomuoto 5. Operaatioiden ketjuttaminen (c) 2002-2006 Jouni Smed 2

Sisällys 3(3) 3. Javan ääniohjelmointi 1. java.applet 2. javax.sound.sampled Lähde- ja lisämateriaalia Curtis Roads: The Computer Music Tutorial,, The MIT Press, 2000 Esa Blomberg & ri Lepoluoto: udiokirja, Tapiolan viestintäsuunnittelu, 1991 J. Pekka Mäkelä: Kotistudio,, 2. painos, Like-kustannus, kustannus, 2003 1.1. Äänen fysiikkaa ääni = väliaineessa etenevä mekaaninen värähtely (aaltoliike), joka saa aikaan kuuloaistimuksen Ääniaalto p p 0 äänilähde väliaine havaitsija tihentymä (ylipaine) harventuma (alipaine) altomuoto jaksollinen aaltomuoto kohina Taajuus (frequency( frequency) taajuus, f: : aaltojen lukumäärä aikayksikköä kohti yksikkö: hertsi, Hz = 1/s t (c) 2002-2006 Jouni Smed 3

allonpituus ja amplitudi Äänen spektri aallonpituus, λ: vastaavien pisteiden etäisyys peräkkäisissä aalloissa amplitudi, : värähdysliikkeen laajuus λ λ t f t f Vaihe (phase( phase) Äänen nopeus v = f λ riippuu: väliaineesta lämpötilasta ilmassa: 10ºC: 325 m/s +10ºC: 337 m/s +20ºC: 343 m/s eri väliaineissa: vesi: 1480 m/s lasi: 5200 m/s teräs: 5000 5900 5900 m/s puu: 3000 4000 m/s CO 2 : 259 m/s He: 965 m/s Äänen mittayksiköitä ääniteho, P watti, W mittaetäisyys 1 m äänen intensiteetti, I = P/ teho pinta-alayksikköä alayksikköä kohti äänenpaine, p = F/: pascal, Pa = N/m 2 mittaetäisyys 1 m Desibeli (db) ilmaisee: kahden suureen keskinäistä suuruutta suureen arvoa suhteessa johonkin vertailutasoon kahden äänitehon tai intensiteetin suhde: L = 10 log 10 (I 1 /I 0 ) db missä I 0 on viitetaso huom! mitta- asteikko on logaritminen (c) 2002-2006 Jouni Smed 4

Desibeli äänen mittana usein viitetasona käytetään ihmisen kuulokynnystä: I 0 = 10 12 W/m 2 ihmisen kuuloaistimus on logaritminen 3 db:n muutos on havaittavissa 10 db:n muutos kuulostaa äänenvoimakkuuden kaksinkertaistumiselta tai puolittumiselta 1.2. Psykoakustiikka äänihavaintoon vaikuttavat kuuloaistin fysiologia aivojen tulkinta Äänenvoimakkuuden aistinta Fletcher-Munson -käyrästö riippuu: äänenpaineesta taajuudesta kuuloalue: 20 Hz 20 khz herkimmillään 3 43 4 khz:ssä äänenvoimakkuus eli äänenpaineen taso (sound( pressure level): dbspl = 20 log 10 (p 1 /p 0 ) p 0 = 20 µpa äänenpainetaso (db) KUULO- KYNNYS taajuus (Hz) äänenpainetaso (db) Dynamiikka-alue alue 140 120 100 80 60 40 20 0-20 tuntoaistimus 31,5 63 125 250 500 1 k 2 k 4 k 8 k 16 k taajuus (Hz) kipuraja epämiellyttävyyden kynnys kuulokynnys Äänenpainetasoja 150 140 suihkukone (5 m) 130 120 110 klassinen musiikki fff 100 90 paineilmapora (15 m) 80 televisio (3 m) 70 luento (3 m) 60 keskustelu (3 m) 50 klassinen musiikki ppp 40 kuiskaus (3 m) 30 20 lehtien havina 10 0 db kipuraja meluisa tehdas meluisa katu henkilöauton sisällä myymälä asumalähiö yöllä hiljainen talo kaiuton huone kuulokynnys (c) 2002-2006 Jouni Smed 5

ivojen äänihavainto tarkka äänimuisti on erittäin lyhyt: 1 21 2 s on helppo kuulla sitä mitä haluaa on helppo olla kuulematta epätärkein rkeinä pidettyjä ääni niä Haasin ilmiö: useita yhtäläisiä äänilähteitä kuunnellessa lähin määrää havaitun äänensuunnan kriittiset taajuuskaistat: ei havaita yksittäisiä taajuuksia vaan taajuuskaistoja, joissa voimakas ääni voi peittää kaistan hiljaisemmat äänet Sävelkorkeus (musical( pitch) nuotin sävelkorkeus: suhteessa taajuuteen voimakkuus voi vaikuttaa madaltavasti standardi sävelkorkeus: 440 Hz = oktaavi (octave( octave) ) = taajuuden kaksinkertaistus siis 220 Hz =, 880 Hz = jne. puolisävelaskeleen (semitone( semitone) ) taajuussuhde = 12 2:1 1,06:1 Nuottien taajuudet Nuotti G# G F# F E D# D C# C (keski-c) h a# a Taajuus (Hz) 440 415 392 370 349 330 311 294 277 262 247 233 220 Äänilähteiden taajuusalueita Äänilähde naislaulaja mieslaulaja huilu fagotti alttosaksofoni trumpetti viulu sello piano kirkkourut ksylofoni Taajuusalue (Hz) 250 1000 100 350 250 2500 2500 60 600 600 125 650 200 1000 200 3500 70 600 30 4000 15 8000 700 4000 Sointiväri (timbre( timbre) erottaa äänilähteet toisistaan syyt: yläsävelet (harmonics( harmonics) perustaajuuden harmonisia monikertoja aluke (starting( transients) äänen alkaessa esiintyviä, ei- harmonisia taajuuksia kestävät 0,01 0,2 0,2 s (c) 2002-2006 Jouni Smed 6