Informatik / G. Graubner

Präsentation zum Thema: "Informatik / G. Graubner"—  Präsentation transkript:

1 Informatik / G. Graubner
Einführung in die Audiobearbeitung Informatik / G. Graubner

2 Informatik / G. Graubner
Leitfaden Was ist Schall Schwingung Eigenschaften von Schallquellen Welle grafische Darstellung Hörfläche Schall/Ton/Klang/Geräusch Qualitätskriterien Wiedergabe und Aufnahme Speicherung digitaler Audiodaten Digitaler Ton auf Magnetband Mit Licht Ton speichern Aufbau einer CD Audioformate Informatik / G. Graubner

3 Informatik / G. Graubner
Was ist Schall? Akustisches Phänomen Schallquelle  Schallfeld  Ohr Schallfeld: Ausbreitungsmedium (meist Luft, aber auch Wasser) Im Vakuum: kein Schall Schallquelle erzeugt Druckschwankungen im Schallfeld physikalisch: Schall ist Welle Informatik / G. Graubner Leitfaden

4 Informatik / G. Graubner
Schwingung 1] Informatik / G. Graubner Leitfaden

5 Eigenschaften von Schallwellen
Ausbreitungsgeschwindigkeit = Schallgeschwindigkeit (343 m/s in der Luft) (1235 km/h in der Luft) Frequenz = Tonhöhe (in Hz) tiefster sinbarer Ton: Kontra-F (43 Hz) höchster Ton: e4 (2607 Hz) Amplitude (Schallleitungspegel) = Lautstärke (in dB) Informatik / G. Graubner Leitfaden

6 Informatik / G. Graubner
Als grafische Welle Lautstärke steigt an Tonfrequenz erhöht sich Rauschen gleichmäßiger Ton Informatik / G. Graubner Leitfaden

7 Informatik / G. Graubner
Hörfläche Infraschall (<16Hz) Hörschall (16Hz bis 20kHz) für Menschen hörbarer Schall Ultraschall (>20kHz bis 10 GHz) Hyperschall (>10 GHz) nur noch bedingt ausbreitungsfähig) 2] wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Hoerflaeche.svg Informatik / G. Graubner Leitfaden

8 Schall/Ton/Klang/Geräusch
Gemisch aus Grundtönen und Obertönen (Harmonische, Partialtöne) = Spektrum = Klangfarbe eine Frequenz Ton + Obertöne Klang-/Tongemisch, kein obertöniges Verhältnis, Rauschen Informatik / G. Graubner Leitfaden

9 Informatik / G. Graubner
Digitaler Schall Informatik / G. Graubner Leitfaden

10 Informatik / G. Graubner
Qualitätskriterien Abtastrate digitale Signale haben keine fließenden Übergänge ○Wie häufig Stichproben (Samples) vom Audiosignal? Angabe in Hertz (Hz = Samples je Sekunde) Beispiele: ○ CD: 44,1 kHz ○ Telefon: 8 kHz ○ Profi: 96 kHz 3 ] M.Rust Informatik / G. Graubner Leitfaden

11 Qualitätskriterien (2)
Auflösung Wieviele Zustände je Sample, Wertemenge Beispiele: ○CD: 16 Bit ○Telefon: 8 Bit ○Profi: 24 Bit Speicherplatzbedarf: Abtastrate * Auflösung * Zeit (in Sekunden) Beispiel: ○CD: MByte/Minute (Stereo), Kapazität: 650 MByte = 74 Minuten 3 ] M.Rust Informatik / G. Graubner Leitfaden

12 Wiedergabe und Aufnahme
Energieumwandlung: akustisch – mechanisch – magnetisch - elektrisch Informatik / G. Graubner Leitfaden

13 Informatik / G. Graubner
Mikrofon-Arten Dynamische Mikrofone (Tauchspulenmirkrofon) Membran bewegt Spule im Magnetfeld Bändchenmikrofone Sonderfall dynam. Mikrofon Membran ist Blättchen Kondensatormikrofone Membran ist Elektrode in Kondensator Informatik / G. Graubner Leitfaden

14 Speicherung digitaler Audiodaten
erste Experimente ab den 70ern 1978: illegaler Mitschnitt von Karajan-Konzert von Sony Karajan sollte Qualität anschließend beurteilen positives Ergebnis  Sony setzt auf digitales Audio daher: Digitalton auf Magnet und optischer Basis Informatik / G. Graubner Leitfaden

15 Digitaler Ton auf Magnetband
Digital Audio Tape (DAT) Digitale Musikaufzeichnung auf Magnetband 48kHz, 16 Bit ursprünglich für Endverbraucher gedacht heute nur im professionellen Umfeld 1993: Alesis DAT (ADAT): 8 Kanal digitale Bandmaschine auf S-VHS Profi-Recording-System 1993: Tascam 8 Kanäle auf Hi-8 Informatik / G. Graubner Leitfaden

16 Mit Licht Ton speichern
Phillips erste Prototypen optischer Datenträgern für Video Laserdisc, 30 cm Durchmesser würde 13 Stunden Musik fassen Sony zu hohe Kapazität würde klassisches Geschäftsmodell der Musikbranche zerstören Datenträger sollte 9. Sinfonie Beethovens fassen längste zur Verfügung stehende Version: Furthwängler 1951: 74 Minuten  12 cm Durchmesser (passt in alle Anzugtaschen) Informatik / G. Graubner Leitfaden

17 Mit Licht Ton speichern (2)
1980: Red Book Standard (AudioCD) 44.1 kHz, 16 Bit, 74 Minuten 1982: CD-Player für Massenmarkt 1988: 100 Mio AudioCDs/Jahr Aufbau der CD: Polycarbonat mit Vertiefungen (Pits) und Zwischenräumen (Lands) Spiralförmige Aufzeichnung (Länge: 5 km) Bedampfung mit Aluminiumfilm als Reflektionsschicht Informatik / G. Graubner Leitfaden

18 Informatik / G. Graubner
Aufbau einer CD 4 ] wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/CD_Prinzip.png Informatik / G. Graubner Leitfaden

19 Informatik / G. Graubner
Schall - Audioformate verlustfreie Formate (1:2) WAV (PCM) AIFF (Audio Interchange File Format) FLAC (Free Lossless Audio Codec), etc. verlustbehaftete Formate (1:7, 1-11) MP3 (MPEG-1 Layer 3) AAC (Advanced Audio Coding, MPEG-4) WMA (Windows Media Audio) Ogg Vorbis, etc. Informatik / G. Graubner Leitfaden

20 Informatik / G. Graubner
Hinweise und Links Website Audacity: Deutsches Tutorial: Samplebibliotheken: Material zur Verfügung gestellt von Dipl.-Inf- M. Rust Informatik / G. Graubner