Einführung in die Audiobearbeitung

1. Einführung in die Audiobearbeitung Informatik / G. Graubner

2. 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. 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. Schwingung 1] http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Harmonische_Schwingung_2.png 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. Als grafische Welle • Lautstärke steigt an • Tonfrequenz erhöht sich • Rauschen • gleichmäßiger Ton Informatik / G. Graubner Leitfaden

7. 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 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. Digitaler Schall Informatik / G. Graubner Leitfaden

10. 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: 10 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. 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 MioAudioCDs/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. Aufbau einer CD 4 ] wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/CD_Prinzip.png Informatik / G. Graubner Leitfaden

19. 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) • OggVorbis, etc. Informatik / G. Graubner Leitfaden

20. Hinweise und Links • Website Audacity: www.audacity.de • 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: • http://www.sampleswap.org • http://www.samplenet.co.uk • http://www.looperman.com/loops.php • http://www.freeloops.com • http://www.audioyou.com • Material zur Verfügung gestellt von Dipl.-Inf- M. Rust Informatik / G. Graubner