Sound (เสียง)

Sound (เสียง)

Facts about Sound • เสียงคือคลื่นที่มีความต่อเนื่องเคลื่อนที่โดยใช้อากาศเป็นสื่อกลาง • คลื่นเสียงสร้างให้เกิดความหนาแน่นของอากาศ แตกต่างกันในแต่ละ ที่และเวลา ซึ่งสามารถวัดได้ด้วย Pressure Level • คลื่นเสียงมีคุณสมบัติพื้นฐานของคลื่นทั่วไป คือ Reflection, Refraction, Diffraction • มนุษย์สามารถได้ยินเสียงตั้งแต่ความถี่ 16 Hz ถึง 20 kHz ขึ้นอยู่ กับอายุ • ดังนั้นความยาวคลื่นของเสียงที่ได้ยินคือ 21.3 m ถึง 1.7 cm

Facts about Sound • ความเข้มของคลื่นเสียง (ความดังของเสียง) สามารถวัดได้ด้วยSoundPressure Level (SPL) โดยหน่วยที่วัดได้คือ เดซิเบล (Decibel : dBs) • จำนวนรอบการแกว่งของคลื่นเสียงในหนึ่งวินาที ซึ่งเป็นหน่วยวัด ความถี่ของเสียง คือ เฮิรตซ์ (Hertz : Hz)

Sound Fundamentals

Type of Sound • Digital Audio สัญญาณเสียงที่ส่งมาจากไมโครโฟน เครื่องสังเคราะห์เสียง เครื่อง เล่นเทป หรือจากแหล่งกำเนิดเสียงต่างๆ ทั้งจากธรรมชาติและที่ สร้างขึ้น • Synthetic Audio สัญญาณเสียงที่ได้จากการสังเคราะห์ขึ้นมา เพื่อเลียนแบบเสียงเครื่องดนตรี หรือเสียงมนุษย์

Digitization in General • conversion of analog data into digital data • Sampling คือ การแบ่งแกนแนวนอน (Horizontal Axis) ซึ่งเป็นแกน เวลาให้เป็นช่วงต่างๆ โดยมีความคงที่ในการแบ่งช่วงตลอดเท่ากัน • Quantization คือ การแบ่งแกนแนวตั้ง (Vertical Axis) ซึ่งเป็นความ เข้มของสัญญาณให้เป็นระดับต่างๆ 8 bits สามารถแบ่งแกนแนวตั้งออกเป็น 256 Levels 16 bits สามารถแบ่งแกนแนวตั้งออกเป็น 65536 Levels

Digital Audio Sampling Rate ต้องเป็นสองเท่าของ ความถี่สูงสุดของย่านความถี่ที่ต้องการ เก็บ เช่น เสียงย่านความถี่ 60 ถึง 8,000 Hz ควรมีการสุ่มเก็บที่ 16,000 ครั้งต่อวินาที

Digital Audio state bit 1 bit2 bit3 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 1 0 3 1 1 0 4 0 0 1 5 1 0 1 6 0 1 1 7 1 1 1 Bit Depth คือ ความละเอียดของความ สูงของคลื่น (Amplitude Resolution) โดยความละเอียดของระดับที่ได้ดังกล่าวขึ้นตรงกับจำนวนบิตต่อการสุ่ม แต่ละครั้ง

การอัดเสียงด้วยคอมพิวเตอร์การอัดเสียงด้วยคอมพิวเตอร์ สิ่งที่ต้องพิจารณาในการอัดเสียง (Analog-to-Digital Conversion) • จุดหมายปลายทางของการนำเสียงไปใช้คืออะไร ที่ไหน อย่างไร ด้วยเครื่องมืออะไร • จะอัดเก็บด้วยการสุ่มเท่าไร? (Sampling Rate) • ต้องการคุณภาพระดับเสียงเท่าไร? (Bit Depth) • เก็บเสียงนั้นด้วย Format ใด?

ขนาดของไฟล์ข้อมูลกับคุณภาพขนาดของไฟล์ข้อมูลกับคุณภาพ การบันทึกเสียงแบบโมโน (Mono Recording) Sampling Rate (Hz)  ระยะเวลาการบันทึก (sec.)(Bit Depth/8) 1 การบันทึกเสียงแบบสเตริโอ (Stereo Recording) Sampling Rate (Hz)  ระยะเวลาการบันทึก (sec.)(Bit Depth/8) 2

ตัวอย่าง: ทำการบันทึกเสียงแบบ Mono 10 วินาที ที่ Sampling Rate 22.05 kHz, BitDepth 8 บิต จะคำนวณได้ดังนี้ 22050 10  8/8 1 = 220,500 Byte หรือ 220.5 KByte ตัวอย่าง: ทำการบันทึกเสียงแบบ Stereo 10 วินาที ที่ Sampling Rate 44.1 kHz, BitDepth 16 บิต จะคำนวณได้ดังนี้ 44100 10  16/8 2 = 1,764,000 Byte หรือ 1.764 MByte ขนาดของไฟล์ข้อมูลกับคุณภาพ

Digital Sound System Recording Playback

Audio Quality vs. Data Rate Quality Sample Rate Bits per Mono/ Data Rate Frequency (KHz) Sample Stereo (Uncompressed) Band Telephone 8 8 Mono 8 KBytes/sec 200-3,400 Hz AM Radio 11.025 8 Mono 11.0 KBytes/sec FM Radio 22.050 16 Stereo 88.2 KBytes/sec CD 44.1 16 Stereo 176.4 KBytes/sec 20-20,000 Hz DAT 48 16 Stereo 192.0 KBytes/sec 20-20,000 Hz DVD Audio 192 24 Stereo 1,152.0 KBytes/sec 20-20,000 Hz

Digital Sound Files

Format for Digital Audio • Uncompressed WAV CDA PCM RAW • Compressed MP3 AU OGG WMA PCM

Synthetic Audio • เป็นเสียงที่เกิดจากตัววิเคราะห์เสียง ที่เรียกว่า MIDI โดยเมื่อตัวโน๊ต ทำงาน คำสั่ง MIDI จะถูกส่งไปยัง Synthesize Chip เพื่อทำการแยก เสียงว่าเป็นเสียงดนตรีชนิดใด • MIDI(Musical Instrument Digital Interface) คือ ข้อมูลที่แสดงถึง ลักษณะเสียงแทนเครื่องดนตรี ซึ่งเป็นมาตรฐานในการสื่อสารด้านเสียงที่รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 สำหรับใช้กับเครื่องดนตรี อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวแตอร์

General MIDI Standard • GM (The General MIDI System) ในปี 1991 ได้มีการประกาศใช้มาตรฐาน เกี่ยวกับ MIDI อันแรกออกมาโดยมีชื่อเรียกว่า The General MIDI System Level 1 หรือเรียกกันทั่วไปว่า GM Format อันเกิดจากความร่วมมือระหว่างกลุ่มทางประเทศญี่ปุ่นที่เรียกตัวเองว่า Japanese MIDI Standards Committee (JMSC) กับกลุ่มทางประเทศอเมริกาที่ชื่อว่า American MIDI Manufacturers Association (MMA)

General MIDI Standard • GM (The General MIDI System) มาตรฐาน GM ประกอบด้วยสาระสำคัญคือ มีจำนวนเสียงเครื่องดนตรีที่เก็บเอาไว้ทั้งหมด 128 ชนิด ซึ่งจะรวมทั้งเสียงของเครื่องดนตรีจริงๆ กับเสียงของเอฟเฟคต์ต่างๆ เช่น เสียงปรบมือ เสียงฝนตก ฯลฯ เอาไว้ด้วย หมายเลขของเครื่องดนตรีแต่ละชนิดจะ เรียกว่า PATCH โดยจะมีการแบ่ง PATCH ออกเป็น 16 กลุ่ม

General MIDI Standard 1. PIANO 2. CHROMATIC PERCUSSION 3. ORGAN 4. GUITAR 5. BASS 6. STRINGS 7. ENSEMBLE 8. BRASS 9. REED 10. PIPE 11. SYNTH LEAD 12. SYNTH PAD 13. SYNTH EFFECTS 14. ETHNIC 15. PERCUSSIVE 16. SOUND EFFECTS • GM (The General MIDI System) ในแต่ละกลุ่มยังแบ่งย่อยๆ ไปอีกกลุ่มละ 8 ชนิด เช่น ในกลุ่มของเปียโนจะมีเสียงของเปียโนชนิดต่างๆ อีก 8 ชนิด หรือในกลุ่มของ BRASS ประกอบด้วย ทรัมเป็ต, ทรัมโบน และเครื่องเป่าอื่นๆ อีกรวม 8 ชนิด เป็นต้น

General MIDI Standard • GS ROLAND CORPERATION เริ่มรู้สึกว่าเสียงของเครื่องดนตรีชนิดต่างๆ ที่มีอยู่ในมาตรฐานเดิมนั้นไม่พอใช้เสียแล้ว จึงได้ทำการเพิ่มเติมเสียงของเครื่องดนตรีบางชนิดเข้าไปกับมาตรฐาน GM อีก โดยใช้ชื่อมาตรฐาน อันใหม่นี้ว่า มาตรฐาน GS ซึ่งยังคงมีกลุ่มเสียงทั้งหมด 16 กลุ่มเท่าเดิม แต่ในแต่ละกลุ่มจะมีเสียงเพิ่มเข้ามาอีก จากเดิม 128 เสียง เพิ่มมาเป็น 189 เสียง

General MIDI Standard • XG (EXTENDED GENERAL MIDI) เป็นมาตรฐานที่ประกาศออกมาในปี 1994 โดยบริษัท YAMAHA ซึ่งเป็นบริษัทที่ผลิต เครื่องดนตรีชั้นนำอีกบริษัทหนึ่งนั่นเอง ในขณะที่มาตรฐาน GM ก็เป็นที่ที่ยอมรับกันทั่วโลก และมาตรฐาน GS ที่บริษัท ROLAND ประกาศขึ้นมาใหม่ก็กำลังรองรับงานต่างๆได้ดี แต่กระนั้น YAMAHA ก็ยังมีความต้องการที่จะบรรจุเสียงใหม่ๆลงไปในตารางเสียงนี้อีกเพื่อรองรับกับงานดนตรีของตนเอง มาตรฐาน XG จึงถือกำเนิดมาด้วย เหตุนี้ มาตรฐาน XG ยังคงใช้ได้กับมาตรฐาน GM ตัวเดิมอยู่

General MIDI Standard • XG (EXTENDED GENERAL MIDI) มีการทำงานแบ่งออกเป็น 2 โหมด 1) โหมด XGมีเครื่องดนตรี 16 กลุ่ม เสียงทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็น 480 เสียง มีเสียงกลอง 9 ชุด และชุดเอฟเฟคต์อีก 2 ชุด 2) โหมด TG3000Bเป็นโหมดการใช้งานที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า GS Emulation โดยจะครอบคลุมถึงมาตรฐานเสียงใน GS FORMAT ของ ROLAND ด้วย และได้เพิ่มเติมเสียงขึ้นมาอีกเพื่อใช้กับซาวด์การ์ดและซาวด์โมดูลของ YAMAHA เองโดยเฉพาะ ยังคงมีเครื่องดนตรี 16 กลุ่ม แต่เพิ่มเสียงเป็น 579 เสียง เป็นเสียงกลอง 8 ชุด และเอฟเฟคต์ 2 ชุด

General MIDI Standard • XF • เป็นมาตรฐานทาง MIDI ที่บริษัท YAMAHA ประกาศออกมาใหม่ในปี 1998 • มันได้รวมตัวอยู่กับโปรแกรมคาราโอเกะต่างๆ อีกทั้งซอฟต์แวร์เกี่ยวกับการสร้างเพลงต่างก็พัฒนาให้มีขีดความสามารถมากขึ้นพร้อมๆ กับพัฒนาการใช้งานให้ง่ายดายกว่าเดิมมาก • ผนวกข้อมูลต่างๆ เข้าไปในไฟล์ MIDI เช่น ชื่ออัลบั้ม ชื่อศิลปิน ชื่อผู้แต่ง ชื่อผู้เรียบเรียง ฯลฯ • มาตรฐาน XF นี้สามารถแสดงคอร์ด (Chord) ไปได้ในไฟล์

Wave and MIDI • Wave • ใช้เป็นสื่อสำหรับเก็บเสียงจริง เสียงที่เป็น • เอกลักษณ์ • ขนาดใหญ่ • แก้ไข ปรับเปลี่ยนโทน ยาก • เน้นเพื่อการบันทึกเพื่อให้เหมือนต้นฉบับของ • เสียงในการเล่นกลับ (Play Back) • MIDI • เป็นสื่อที่ใช้เก็บวิธีการและรายละเอียดของการ • เล่นเครื่องดนตรี หรือการสังเคราะห์เสียงดนตรี • ขนาดเล็ก • แก้ไขได้ง่าย ปรับเปลี่ยนโทนง่าย เปลี่ยนเสียง • ดนตรีได้ง่าย • เน้นเพื่อการแก้ไขได้ง่ายเมื่อนำไปใช้งาน ณ • จุดใช้งาน

Sound (เสียง)