1
Ce este sunetul? (I)Ce este sunetul? (I)
Sunetul reprezintă energia unei vibraţii transmisă printr-un mediuPentru ca sunetul să existe pentru oameni sunt necesare:
GenerareTransmisie
mediusolid (pământ)lichid (apă)gazos (aer)
absenţa mediului (vid sau spaţiu cosmic)
lipsa sunetuluiPercepţie
urechile recepţionează sunetul şi convertescpresiunea aerului în impulsuri nervoasetransmise la creier
2
Ce este sunetul? (II)Ce este sunetul? (II)
Constituie sunet:Muzica (tipare ce se repetă, simple sau complexe)Zgomotul (în absenţa tiparelor perceptibile)Vorbirea (comunicare inteligibilă)
T
t
Presiunea sunetului
Presiunea
atmosferică
+
-
3
Scări diatonice Scări diatonice şşi cromatice (I)i cromatice (I)
Scara diatonică (8 trepte) provine din proprietăţile unei corzi care vibrează:
O coardă care vibrează generează un anumit nivel (pitch): nivel fundamentalIntervalele din scara diatonică pot fi obţinute în următorii paşi:
1 9/8 5/4 4/3 3/2 5/3 15/8 2
1/2 L × 2 n → o octavă
1/3 L × 3/2 n
1/4 L × 4/3 n
1/5 L × 5/4 n
L - lungime; n - nivel
4
Scări diatonice Scări diatonice şşi cromatice (II)i cromatice (II)
Problema:diferite intervale între tonuri:
9:8 ton major10:9 ton minor16:15 semiton
→ DA: începând cu c’→ NU: începând cu e’
Soluţia:scara cromatică (13 trepte)
Acelaşi interval: 1.0595Semiton cromatic
5
Surse de sunetSurse de sunet
Mărimi uzuale:Banda de frecvenţă necesară: 30 ÷ 15000 HzDinamica intensităţii: 0.00001 ÷ 100 W (7 decade)
Sursa de sunet Putere acustică [W]
Banda de frecvenţe [Hz]
voce normală 25 ÷ 50 × 10-6 100 ÷ 8000
voce puternică 1 × 10-3 100 ÷ 8000
clarinet 0,05 140 ÷ 10000
flaut 0,06 250 ÷ 9000
violoncel 0,16 70 ÷ 9000
trompetă 0,3 160 ÷ 9500
pian 0,3 ÷ 0,4 70 ÷ 6500
orgă 13 30 ÷ 9000
orchestră 50 ÷ 70 35 ÷ 14000
6
Decibelul (I)Decibelul (I)
Urechea umană are o caracteristică logaritmică a sensibilităţii
permite auzirea sunetelor de intensitate foarte scăzutăîmpiedică rănirea urechii de către zgomote de nivel foarte ridicat
Astfel, pentru exprimarea nivelului de sunet este adecvată utilizarea mărimilor logaritmice, cum ar fi decibelul
Nivelul este comparat cu o valoare de referinţă şi se poate scrie sub forma:
tensiune:
putere:][log20 dB
UUn
REF
XU =
][log10 dBPPn
REF
XW =
7
Decibelul (II)Decibelul (II)
Exerciţiu:
Calculaţi în dB banda puterii acustice necesară: 0.00001 ÷ 100 W
Câte decade vor corespunde pentru banda de tensiune?
8
Nivelul sunetului (I)Nivelul sunetului (I)
dB U/UREF P/PREF Sursa sunetului şi efectele acestuia
> 130
poate cauza pierdrea instantanee şi permanentă a auzului
130 1013orchestră cu 75 instrumente cântând fortissimo
120 1000000 1012 “ciocan-daltă” mare
110 1011 maşină de nituit
100 100000 1010 automobil pe autostradă
90 109erori la locul de muncă (dacă sunt frecvente duc la pierderea auzului)
9
Nivelul sunetului (II)Nivelul sunetului (II)
dB U/UREF P/PREF Sursa sunetului şi efectele acestuia
80 10000 108 imposibilă utilizarea telefonului
70 10000000tren (provoacă ‘acţiune colectivă puternică’)
60 1000 1000000magazin (provoacă ‘ameninţări de acţiune colectivă’)
150 100000 birou (provoacă ‘plângeri izolate’)
40 100 10000 zonă rezidenţială în timpul nopţii
30 1000 şoaptă foarte înceată
20 10 100 sunet de studio
10
Timbru (I)Timbru (I)
Sunetele muzicale nu sunt purefrecvenţe nesingulareamestec complex de frecvenţe similare:
frecvenţa fundamentalăfrecvenţele sale armonice
Această complexitate furnizează calitatea caracteristică a sunetului, numită timbruAprecierea timbrului rezultă din învăţare şi asocieri anterioareOamenii pot distinge aproximativ 400000 sunete diferite (rezoluţie ridicată a sunetului)
T1
t
S1
T2 = T1
t
S2
11
Timbru (II)Timbru (II)
Exemplu:
Aceeaşi notă (un La)este cântată la un oboi şi un pianNota are aceeaşi frecvenţă fundamentală (440 Hz)
Cele două instrumente sunt diferite prin frecvenţe armonice (forma semnalului)Sunetele sunt diferite, permiţând urechii să distingă între cele două note
12
Diagrama de audibilitate (I)Diagrama de audibilitate (I)
domeniul infrasonic
domeniul de audibilitate umană
domeniul ultrasonic
20 Hz 17 ÷ 20 kHz
Oamenii percepo variaţie neliniară cu frecvenţa sunetului (mai bine în banda 1 ÷ 4 kHz)o foarte largă gamă de nivele (gamă dinamicămare)
13
Diagrama de audibilitate (II)Diagrama de audibilitate (II)
f[Hz]
[dB]
100 10k1k
pragul senzaţiei dureroase
pragul de
audibilitate
0
20
40
60
80
100
120
muzicmuzicăă
vocevoce
14
Sensibilitatea urechii umane (I) Sensibilitatea urechii umane (I)
Mascarea componentelor sonoresensibilitatea variază neliniar cu frecvenţa
→ sunete de acelaşi nivel sunt percepute diferit:A – nivel înalt – sunet auzitB – nivel scăzut – sunet auzitC – nivel înalt – sunetul nu se aude
200 2k 20k20
f[Hz]
nivelulsunetului
A BCnivel de audibilitate
15
Sensibilitatea urechii umane (II) Sensibilitatea urechii umane (II)
dacă componente cu frecvenţe apropiate apar concomitent → mascarea sunetelor cu nivel scăzut:
A – nivel mai înalt – sunet auzitB – nivel înalt – sunetul nu se aude
dacă componente succesive cu aceeaşi frecvenţă sunt apropiate în timp → mascarea sunetelor cu nivel scăzut care urmează
200 2k 20k20
f[Hz]
nivelulsunetului
A B
nivel de audibilitate modificattemporar
16
Muzică Muzică îîn multimedian multimedia
Motive pentru utilizarea muzicii în multimedia:să atragă un publicsă asigure ambianţasă accentueze emoţii (folosirea pianului la filmele mute)să creeeze un context (o piesă clasică dintr-o anumită perioadă sau regiune geografică)să exprime lucruri care nu pot fi spusesă furnizeze indicii despre oameni, animalesă permită suprapunerea sunetelor
Aceste motive sunt practic identice cu cele din cinematografie
genul filmului va afecta selecţia muziciio arie fascinantă care adesea este neglijată de designerii multimedia este legătura dintre muzică şi emoţii
17
Voce Voce şşi sunet i sunet îîn multimedia (I)n multimedia (I)
Folosirea vocii şi a sunetului în aplicaţii multimedia are avantaje şi dezavantaje, în funcţie de aplicaţia particulară care trebuie proiectată
Dezavantajele sunetului
necesită o capacitate mare de stocarecalitatea reproducerii poatevaria între maşinipoate încetini viteza altorelemente multimediapentru a produce sunetul este nevoie de timp
sunetele necorespunzătoare pot deranja utilizatorul supărătoare pentru cei aflaţi în apropiere
18
Voce Voce şşi sunet i sunet îîn multimedia (II)n multimedia (II)
Avantajele vocii
fiind o formă naturală de comunicare, implică pregătire limitată poate adăuga curiozitatesunt posibile versiuni în mai multe limbi
prezintă interes pentru utilizator datorită noutăţiieste hands free, oamenii se pot misca liber în timpul
derulării aplicaţieifolositoare oamenilor cu control redus asupra
membrelor sau cu deficienţe motoare permite utilizatorilor orbi să interacţioneze cu sistemele
19
AchiziAchiziţţia sunetuluiia sunetului
Calitatea sunetului utilizat în aplicaţiile multimedia depinde de diversi factori care trebuie maximizaţi:
studio de înregistrare – pentru calitate ridicatămediu – cât de silenţios posibiltipul microfonului – adecvat sursei sonore şi mediuluipoziţia microfonului – conform cu regulile tehnicecablarea – distanţă scurtă şi zgomot scăzutstocarea sunetului – determină calitatea finală a sunetuluireducerea zgomotului – tehnici standard (DNR, Dolby)rata de eşantionare – un compromis cu spaţiul de stocareexperimentul – sunt necesare câteva înregistrărimastering – recomandabil pe suport digital (DAT)post-producţie – procesare digitală a semnalului pe PC (editare, reducerea zgomotului)
20
Microfonul (I)Microfonul (I)
Traductor care converteşte energia sonorăîntr-un semnal electric analogic
Calitatea sunetului captat este determinată de diverşi factori, cum ar fi:
calitatea mediului acusticamplasarea microfonului în mediul respectivproiectarea microfonului însăşi
21
Microfonul (II)Microfonul (II)
Microfoanele se pot clasifica dupa douăcriterii:
1. tipul traductorului 2. proprietăţile acustice
dinamic omni-direcţional (a)
condensator direcţional
ceramic bidirecţional (b)
carbon cardioidă (c)
hipercardioidă (d)
a b c d
