Digitaalinen audio

Samankaltaiset tiedostot
SGN-4200 Digitaalinen audio

Mono- ja stereoääni Stereoääni

THE audio feature: MFCC. Mel Frequency Cepstral Coefficients

Kohti uuden sukupolven digitaalipianoja

Organization of (Simultaneous) Spectral Components

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

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

SGN-4200 Digitaalinen Audio Harjoitustyö-info

Digitaalinen signaalinkäsittely Johdanto, näytteistys

PSYKOAKUSTINEN ADAPTIIVINEN EKVALISAATTORI KUULOKEKUUNTELUUN MELUSSA

Tietoliikennesignaalit & spektri

Signaalinkäsittely Musiikin sisältöanalyysi Rumpujen nuotinnos Muotoanalyysi Yhteenveto. Lectio praecursoria

Bellman Audio tuotteet Helpompaan kommunikointiin.

Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

T SKJ - TERMEJÄ

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002.

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Akustointiratkaisujen vaikutus taajuusvasteeseen

Digitaalisen median tekniikat Luento 1: Intro

ELEC-C5210 Satunnaisprosessit tietoliikenteessä

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Anturit ja Arduino. ELEC-A4010 Sähköpaja Tomi Pulli Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Mittaustekniikka

Åbo Akademi klo Mietta Lennes Nykykielten laitos Helsingin yliopisto

Spektri- ja signaalianalysaattorit

YLEINEN AALTOLIIKEOPPI

Tiistai klo Jari Eerola

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 1 Sivu 1 (19) Johdatus digitaalitekniikkaan

HRTFN MITTAAMINEN SULJETULLA VAI AVOIMELLA KORVA- KÄYTÄVÄLLÄ? 1 JOHDANTO 2 METODIT

Taajuusmittauskilpailu Hertsien herruus Mittausraportti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Spektrin sonifikaatio

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

FYS03: Aaltoliike. kurssin muistiinpanot. Rami Nuotio

SGN Signaalinkäsittelyn perusteet Välikoe Heikki Huttunen

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

T Multimediatekniikka

Kurssin käytännön järjestelyt. Tuotantotalous 1 Joel Kauppi

Helsinki University of Technology

Monikanavaäänen perusteet. Tero Koski

FIR suodinpankit * 1 Johdanto

HAHMONTUNNISTUKSEN PERUSTEET

Pianon äänten parametrinen synteesi

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

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


Kaiuttimet. Äänentoisto. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

Digitaalinen audio & video I

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

Spektrin sonifikaatio

Harjoitustyö 1. Signaaliprosessorit Sivu 1 / 11 Vähämartti Pasi & Pihlainen Tommi. Kaistanestosuodin, estä 2 khz. Amplitudi. 2 khz.

SGN-1251 Signaalinkäsittelyn sovellukset Välikoe Heikki Huttunen

Laskuharjoitus 4 ( ): Tehtävien vastauksia

3. AUDIOTEKNIIKAN PERUSTEITA

Luku 3. Data vektoreina

Tämän luennon sisältö. Luku 3. Data vektoreina. Datamatriisi (2) Datamatriisi. T Datasta tietoon, syksy 2011

Väliraportti: Vesipistekohtainen veden kulutuksen seuranta, syksy Mikko Kyllönen Matti Marttinen Vili Tuomisaari

Puhesynteesin perusteet Luento 4: difonikonkatenaatio

OT2 Puheteknologian opintokokonaisuuden suunnittelu Kalle Palomäki

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Äänen eteneminen ja heijastuminen

Tiedonkeruu ja analysointi

HAHMONTUNNISTUKSEN PERUSTEET

Luento 15: Ääniaallot, osa 2

AB TEKNILLINEN KORKEAKOULU

Graafisen käyttöliittymän ohjelmointi Syksy 2013

T DATASTA TIETOON

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Signaalien datamuunnokset

MS-C2128 Ennustaminen ja Aikasarja-analyysi, 5 op Esittely

ELOKUVATYÖKALUN KÄYTTÖ ANIMAATION LEIKKAAMISESSA. Kun aloitetaan uusi projekti, on se ensimmäisenä syytä tallentaa.

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

Tiedonkeruu ja analysointi

Mittaustekniikka (3 op)

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

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


Digitaalinen signaalinkäsittely Kuvankäsittely


Näkökulmia monimuoto-opetukseen

T Sähkömittaustekniikka

Suodinpankit ja muunnokset*

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

Mitä on signaalien digitaalinen käsittely

MS-C2128 Ennustaminen ja Aikasarja-analyysi, 5 op Esittely

Numeeriset menetelmät

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

Kurssin käytännön järjestelyt. Tuotantotalous 1 Tuomo Tanila

Palautekysely tilastollisen signaalinkäsittelyn kurssiin

Cubase perusteet pähkinänkuoressa. Mikä Cubase on? Projektin aloitus

ÄÄNISYNTEESI TYÖKONESIMULAATTOREISSA

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

6. Äänitasomittauksia Fysiikka IIZF2020

KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Tiedonkeruu ja analysointi Panu Kiviluoma

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

Ajatellaan jotakin datajoukkoa joka on talletettu datamatriisiin X: n vectors. TKK, Informaatiotekniikan laboratorio 1

SGN-4010 PUHEENKÄSITTELYN MENETELMÄT Luento TTY/Signaalinkäsittelyn laitos Konsta Koppinen

Transkriptio:

8003203 Digitaalinen audio Luennot, kevät 2005 Tuomas Virtanen Tampereen teknillinen yliopisto Kurssin tavoite Johdanto 2 Tarjota tiedot audiosignaalinkäsittelyn perusteista perusoperaatiot, sekä niissä käytössä olevat ideat ja periaatteet tarkoitus antaa perustaidot, vaikkei viimeisiä virityksiä kurssin puitteissa voidakaan hioa Pitää audiosignaalinkäsittelyssä korvat päässä teknisten sovellusten perustana on akustiikka ja ihmiskuulo Luoda lyhyt katsaus nykytekniikkaan missä mennään, mihin seuraavaksi mennään Sisältö Johdanto 3 Mitä kurssilla ei käsitellä Johdanto 4 Ääni, äänisignaalit, akustiikka Kuulo Äänisynteesi ja efektit Audiosignaalinkäsittelyn perusoperaatioita AD/DA-muunnos suotimet ja suodinpankit audiosignaalinkäsittelyssä dynamiikan hallinta Audiokoodaus Virtuaaliakustiikka ja 3D-audio (vierailuluento, jos järjestyy) Kuluttajan audiotekniikkaa tallennus- ja siirtomuodot, surround-äänentoisto, Internet audio Kertaus Analoginen audio sähköakustiikka, akustiset mittaukset, äänentoisto, sekä kaiuttimien, vahvistimien ja mikrofonien suunnittelu osittain kurssin Akustiikan mittaukset asiaa Puheenkäsittely puheenkäsittely, puheentunnistus kurssit Puheenkäsittelyn menetelmät, Puheen koodaus ja Speech Recognition Laitteistototeutuksia AD/DA laitteistotasolla, signaaliprosessorit nykyisen audiotekniikan elektroniikkaa ja mekaanisia ratkaisuja kurssi Signal processors

Käytännön järjestelyt Johdanto 5 Harjoitukset Johdanto 6 Kurssin kotisivu: http://www.cs.tut.fi/~tuomasv/da/ Luennot salissa TB 109 keskiviikkoisin klo 10-12 Tuomas Virtanen, tuomas.virtanen @ tut.fi, TC 318 (käytä kyselyihin sähköpostia) Harjoitukset alkavat viikolla 3 ks. seuraava sivu News-ryhmä tut.skl.audio Luentomateriaali tulee webbiin ja hyllyyn TC 4** käytävällä kurssiin ei ole mitään yhtä oppikirjaa, prujulla pärjää hyvin kirja 1: Zölzer. Digital audio signal processing, Wiley&Sons 1997. kirja 2: Brandenburg, Kahrs. (1998). Applications of digital signal processing to audio and acoustics, Kluwer Academic Publishers Suoritusvaatimuksena on tentti ja harjoitustyö Harjoitukset alkavat viikolla 3 (17.1 alkava viikko) Harjoitusajat (kolme vaihtoehtoista ryhmää) maanantaisin klo 14-16 tiistaisin klo 14-16 perjantaina klo 10-12 harjoitussali tavallisesti TC131, paitsi viikoilla 3, 4, ja 8 tietokoneharjoitukset TC303:ssa harjoitukset pitää Jouni Paulus, paulus @ cs tut fi, TC 318 Sisältö: luentoaiheita sivuavia lasku- ja ohjelmointitehtäviä, sekä demonstraatioita Harjoituksista saa tenttiin maksimissaan kolme lisäpistettä (vastaa n. yhden arvosanan korotusta) edellyttää viikkoharjoitusten tekemistä ja aktiivista läsnäoloa tietokoneharjoituksissa Harjoitustyö Johdanto 7 Lyhyt johdanto audiosignaaleihin Johdanto 8 Harjoitustyö toteutetaan Matlabilla kahdessa vaiheessa lisätietoja harjoituksissa Viime vuosina osoittautunut vaativaksi erityisesti tietokoneharjoituksissa käyminen helpottaa työtä aloittakaa tekeminen ajoissa! Audio = ääneen tai kuulemiseen liittyvä Sanalla ääni voidaan tarkoittaa joko 1. Kuuloaistimusta ihmisen kuulojärjestelmässä, tai 2. Väliaineessa tapahtuvaa värähdystä, joka voi tuottaa aistimuksen kuulijalle Ihmiskuulon takia rajoitutaan useimmiten taajuusalueelle 20 Hz 20 khz, ja väliaineena on ilma (kuulo tosin toimii myös esim. veden alla) Äänisignaali - audiosignaali Numeerinen esitys äänestä Esim. mikrofonilla mitattu ilmanpaine ajan funktiona Tällä kurssilla yleensä digitaaliset signaalit

Audiosignaalinkäsittelystä Johdanto 9 Esimerkkejä äänisignaaleista Johdanto 10 Missä audiosignaalinkäsittelyä tarvitaan? Perinteinen digitaalisen signaalinkäsittelyn ketju: 1. Digitoidaan signaali 2. Käsitellään digitaalisesti (monipuolisia algoritmeja) 3. Muutetaan takaisin analogiseksi Esimerkkejä: Muutetaan musiikkikappale mp3:ksi ja tallennetaan kovalevylle, toistetaan myöhemmin (audiokoodaus) Lisätään laulajan ääneen kaikua, korjataan äänenkorkeutta (studiotekniikka) Korjataan kaiuttimen epäidealisuuksista johtuvia virheitä digitaalisella vastekorjauksella Tällä kurssilla esimerkkeinä käytetään yleensä musiikkisignaaleja sisältävät monipuolisesti erilaisia ääniä Jatkuvaherätteinen jaksollinen ääni: oboe (1) Johdanto 11 Jatkuvaherätteinen jaksollinen ääni: oboe (2) Johdanto 12 Ilmanpaine ajan funktiona (nollataso = normaali ilmanpaine) on luonnollinen esitys äänisignaalileille helppo äänittää ja toistaa mikrofonilla ja kaiuttimella Jatkuvaherätteinen ääni, äänen väri pysyy melko samanlaisena koko sen keston Suurennos hetkeltä t = 1.43 s signaali on jaksollinen

Jatkuvaherätteinen jaksollinen ääni: oboe (3) Johdanto 13 Jatkuvaherätteinen jaksollinen ääni: oboe (4) Johdanto 14 Äänisignaaleja tarkastellaan usein myös taajuustasossa Esim. jotkut kuulon kannalta tärkeät ominaisuudet ovat selkeämmin esillä taajuustason esityksessä Amplitudi desibeleissä Jaksollisen äänen spektri on myös jaksollinen, perustaajuus = 1 / jakso Spektrogrammi kuvaa äänen intensiteetin ajan ja taajuuden funktiona Hetkellisherätteinen jaksollinen ääni: kitara Johdanto 15 Esimerkkejä äänisignaaleista 3: virvelirumpu Johdanto 16 Kitara: hetkellisherätteinen jaksollinen ääni Alun jälkeen vaimenee suurinpiirtein eksponentiaalisesti Hetkellisherätteinen ei-jaksollinen ääni, vaimenee myös eksponentiaalisesti

Esimerkkejä äänisignaaleista 3: virvelirumpu (2) Suurennos äskeisestä Signaali on kohinamaisempi kuin oboe ja kitara Johdanto 17 Esimerkkejä äänisignaaleista 3: virvelirumpu (3) Spektri on myös kohinamainen Johdanto 18 Esimerkkejä äänisignaaleista 3: virvelirumpu (4) Johdanto 19 Polyfoninen musiikki (1) Johdanto 20 Spektrogrammi Polyhonisessa musiikissa on useita äänilähteitä summautuneena (lineaarinen superpositio)

Polyfoninen musiikki (2) Johdanto 21 Spektrogrammista näkyy mm. musiikin rytminen rakenne