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Informatik / G. Graubner

Einführungin die

Audiobearbeitung


• 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

Leitfaden


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

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1] http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Harmonische_Schwingung_2.png

Schwingung

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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)

Leitfaden

http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit

http://de.wikipedia.org/wiki/Schallleistung


Als grafische Welle

• Lautstärke steigt an

• Tonfrequenz erhöht sich

• Rauschen • gleichmäßiger TonLeitfaden


2] wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Hoerflaeche.svg

Hörfläche

• Infraschall (<16Hz)• Hörschall (16Hz bis 20kHz) für Menschen hörbarer Schall• Ultraschall (>20kHz bis 10 GHz)• Hyperschall (>10 GHz) nur noch bedingt ausbreitungsfähig)

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Schall/Ton/Klang/Geräusch

Gemisch aus Grundtönen und Obertönen (Harmonische, Partialtöne) = Spektrum = Klangfarbe

eine Frequenz

Ton + Obertöne

Klang-/Tongemisch, kein obertöniges Verhältnis, Rauschen

Schall:

Ton:

Klang:

Geräusch:

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Digitaler Schall

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Qualitätskriterien• Abtastrate o digitale Signale haben keine fließenden Übergänge

○Wie häufig Stichproben (Samples) vom Audiosignal?

o Angabe in Hertz (Hz = Samples je Sekunde) o Beispiele:

○ CD: 44,1 kHz ○ Telefon: 8 kHz ○ Profi: 96 kHz

3 ] M.Rust

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Qualitätskriterien (2)• Auflösung o Wieviele Zustände je Sample, Wertemenge o Beispiele:

○CD: 16 Bit ○Telefon: 8 Bit ○Profi: 24 Bit

• Speicherplatzbedarf: o Abtastrate * Auflösung * Zeit (in Sekunden) o Beispiel:

○CD: 10 MByte/Minute (Stereo), Kapazität: 650 MByte = 74 Minuten

3 ] M.Rust

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Wiedergabe und Aufnahme

Energieumwandlung:• akustisch – mechanisch – magnetisch -

elektrisch

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Mikrofon-Arten• Dynamische Mikrofone (Tauchspulenmirkrofon) Membran bewegt Spule im Magnetfeld

• Bändchenmikrofone Sonderfall dynam. Mikrofon Membran ist Blättchen

• Kondensatormikrofone Membran ist Elektrode in Kondensator

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Speicherung digitaler Audiodaten

• erste Experimente ab den 70ern

• 1978: illegaler Mitschnitt von Karajan-Konzert von Sony o Karajan sollte Qualität anschließend beurteilen o positives Ergebnis Sony setzt auf digitales Audio

• daher: Digitalton auf Magnet und optischer Basis

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Digitaler Ton auf Magnetband

• Digital Audio Tape (DAT) o Digitale Musikaufzeichnung auf

Magnetband o 48kHz, 16 Bit o ursprünglich für Endverbraucher

gedacht o heute nur im professionellen Umfeld

• 1993: Alesis DAT (ADAT): o 8 Kanal digitale Bandmaschine o auf S-VHS o Profi-Recording-System

•1993: Tascam o 8 Kanäle auf Hi-8

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Mit Licht Ton speichern

• Phillips erste Prototypen optischer Datenträgern für Video o Laserdisc, 30 cm Durchmesser o würde 13 Stunden Musik fassen

• Sony o zu hohe Kapazität würde klassisches Geschäftsmodell

der Musikbranche zerstören

o Datenträger sollte 9. Sinfonie Beethovens fassen längste zur Verfügung stehende Version:

Furthwängler 1951: 74 Minuten 12 cm Durchmesser (passt in alle Anzugtaschen)

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Mit Licht Ton speichern (2)

• 1980: Red Book Standard (AudioCD) o 44.1 kHz, 16 Bit, 74 Minuten

• 1982: CD-Player für Massenmarkt • 1988: 100 Mio AudioCDs/Jahr • Aufbau der CD: o Polycarbonat mit Vertiefungen (Pits) und Zwischenräumen

(Lands) o Spiralförmige Aufzeichnung (Länge: 5 km) o Bedampfung mit Aluminiumfilm als Reflektionsschicht

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Aufbau einer CD

4 ] wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/CD_Prinzip.png

Leitfaden

http://de.wikipedia.org/wiki/Compact_Disc

http://de.wikipedia.org/wiki/Compact_Disc


Schall - Audioformate

• verlustfreie Formate (1:2) o WAV (PCM) o AIFF (Audio Interchange File Format) o FLAC (Free Lossless Audio Codec), etc.

• verlustbehaftete Formate (1:7, 1-11) o MP3 (MPEG-1 Layer 3) o AAC (Advanced Audio Coding, MPEG-4) o WMA (Windows Media Audio) o Ogg Vorbis, etc.

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Hinweise und Links• Website Audacity: www.audacity.de o Deutsches Tutorial:

http://audacity.sourceforge.net/localhelp/de/audacity-deutsch-handbuch-23-Jan-2005.pdf

• http://www.delamar.de/ • http://recording.de/ • http://homerecording.com/ • Samplebibliotheken: o http://www.sampleswap.org o http://www.samplenet.co.uk o http://www.looperman.com/loops.php o http://www.freeloops.com o http://www.audioyou.com

Material zur Verfügung gestellt von Dipl.-Inf- M. Rust

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