LjudteoriGrunder och definitioner

Vad hör ni just nu?

Lyssna ..... ..... Höra

Att lyssna är att välja i ett vimmel av ljud

Intellekt vs. Känslor

“För den som är - eller en gång har varit - hörande och lyssnande är det omöjligt att föreställa sig en tillvaro där det inte finns ljud”

(Stockfeldt, 1997, s. 19)

- 3 P - Production (Generering)

Propagation (Fortplantning)

Perception (Förnimmelse)

Om ett träd faller mitt i skogen och ingen är där och kan hör det falla,

hörs det då?

Hörsel & Öra•Hur hör vi?

• Förändringar i lufttryck vid trumhinnan

!

•Lokalisering av ljud• Två grader i horisontalplan• Nio grader i vertikalplan!

• http://youtu.be/flIAxGsV1q0

Svängningar & Frekvens•Hertz

• Antal svängningar per sekund

!

•Oktaver• Matematiskt förhållande mellan antal

svängningar• Dubblering av antal svängningar

Vad hör vi ?•Normal hörsel (frisk tonåring)

• 20 - 20 000 Hz (Människa)• 45 – 85 000 Hz (Hund)• 5 – 10 000 Hz (Elefant)• 10 000 – 120 000 Hz (Fladdermus)

•10 oktaver• 20-40 Hz• 40-80 Hz• 80-160 Hz• 160-320 Hz • 320-640 Hz

!

•Kombinationer av skilda tonhöjder• Grundton med övertoner

!

• 640-1280 Hz • 1280-2560 Hz • 2560-5120 Hz • 5120-10240 Hz • 10240-20480 Hz

Varför hör vi inte?• Ålder, ljudtryck och skador

påverkar• Låga ljudtryck uppfattas

lättare inom talområdet.• Ljudets längd påverkar• Ljud under ½ sek måste

vara högre än omkringliggande ljud för att höras.

• Känsligheten avtar efter ca 15 min lysning med ca 10-15 dB

Frekvensområden för

10-20 kHz5-10 kHz2,5-5,0 kHz0,5-2,5 kHz200-500 Hz80-200 Hz10-80 Hz

DiskantMellanregisterBas

Bastrumma

Piano

Synt

Manlig röst

Kvinnlig röst

Virveltrumma

Akustisk gitarr

Elbas

Munspel

Cymbal

Frekvensområden•Frekvensuppdelning• Bas: 20-200 Hz • Mellanregister: 200-5000 Hz • Diskant: 5000-20000 Hz

!

•Nedre frekvensområde för olika ljudÅska 10 Hz Orgel16 Hz Piano28 Hz

Harpa 33Hz Kontrabas 35 Hz Bastrumma 40Hz

Bastuba 40 Hz Bas/Elbas 42 Hz Cello 70 Hz

Fagott 70 Hz Trombon 80 Hz Handklap 100 Hz

Violin 190 Hz Baryton100 Hz Tenor 150 Hz

Alt 190 Hz Sopran 270 Hz

Ljudexempel

Amplitud & Decibel•Amplitud beskriver graden av lufttrycksförändring •Antal svängningar avgör ljudets tonala höjd (Hz)•Höjden på svängningen avgör styrkan på tonen (dB)

Ljudnivåer och dess

•Logaritmisk skala • 3 dB höjning av ljudnivån

kräver dubbel effekt!

• Ljudtrycksnivå• 6 dB är en fysikalisk

tryckfördubbling!

• Ljudstyrka• 1 Bel (10 dB) upplevs som

dubbelt så högt (upplevd ljudstyrka)

Decibel Effektförhållande

60 dB 1 000 000 ggr 50 dB 100 000 ggr40 dB 10 000 ggr30 dB 1 000 ggr20 dB 100 ggr10 dB 10 ggr6 dB 4 ggr3 dB 2 ggr0 dB 1 ggr

Ljudnivåexempel (SPL)130 dB Pistolskott på 1,5m avstånd

Jetplan med efterbrännskammare på 60m avstånd

120 dB Maximal tillåten volymtopp för nattklubb (115 dB)

110 dB Liveband på 3m avstånd

100 dB Hörlurar på hög volymMaximal tillåten medelvolym för nattklubb enligt lag

90 dB Mer än en halvtimma i veckan kan ge hörselskador (97 dB)  Tunnelbana på 3m avstånd

80 dB Mer än fyra timmar i veckan kan ge hörselskador (88 dB)Trafikerad gata

70 dB Dammsugare Samtal på 1,5m avstånd

60 dB KontorslandskapNormal samtal

50 dB Hemmakontor

40 dB Viskning på 1,5m avstånd

30 dB Väldigt tyst rum

20 dB Professionell inspelningsstudio

10 dB

0 dB Tröskelnivå för hörsel

Loudness• Vad är loudness?

Utrustning •Mikrofoner

• Klarar ej att fånga hela ljudspektrat• Olika mikrofoner för olika ändamål

•Högtalare• Frekvensomfång

• Anges på olika sätt +/- 3 dB osv.• Verkningsgrad

• Anges vid 1W & 1m avstånd, ex) 92 dB/W/m

• Referens är ett jämförelsemått• Placering

•Hörlurar• Detaljåtergivning• Långvarig användning• Öppna och slutna

Oljud & störningar•Störningströskeln

• Varierar beroende på omgivning• Bakgrundsbrus• Skapar störningar i ljudfönstret• Ljud inom störningströskeln ”försvinner”• Alla steg i inspelningsprocessen påverkar

•Signal-till-störningsförhållande• S/N (signal to Noice)• Skillnaden mellan högsta ljud och bakgrundstörning• Anges på teknisk apparatur såsom ljudkort• Är inte samma sak som dynamikomfång• Brusreducering skapar större S/N förhållande

Maskering av ljud•Hjärnan tar bort mindre viktiga ljud• Flera ljud • Frekvensomfång• Tonhöjd• Ljudtryck

!

•Kallas för psykoakustisk kurva

Akustik•Läran om hur ljud ”låter”•Påverkansfaktorer

• Rummets storlek• Konstruktionsmaterial• Ytors inbördes förhållande• Inventariers form och material

!

•Direktljud vs reflekterat ljud = Rumskänsla•Efterklangstid -> direktljud till -60 dB

Efterklang

DirektljudRe

flekte

rat l

jud

Reflekterat ljud

LyssnareKälla

Reflektion, Absorption &resonans•Absorptionsfaktor• 0 = ingen ljudenergi absorberas• 1= all ljudenergi abosrberas• Olika material har olika faktor vid olika frekvenser

•Resonans• Studs av ljud mellan parallella ytor• Rumsresonans=egentoner el. rumsmoder• F= ljudets hastighet / (2xavståndet mellan

väggar)

Digitalt ljud

Digitalt ljud•Sampling av analogt ljud•Lagra på digitalt media•Uppspelning sker på analog källa•Ett bra ljud är ett bra ljud

• Digitalt ljud är inte bättre än analogt• Digitalt ljud ger inga ”felaktigheter”

Tid, Amplitud, Sinusvåg

Matematik är kul?•Minsta beståndsdel 1 bit (av eller på)

• 2-bitar -> 4 olika värden, 0 till 3• 4-bitar -> 16 åtskilda tal• 8-bitar -> 256 åtskilda tal (1 byte)• 16-bitar -> 65 536 åtskilda tal(2 byte)• 24-bitar -> 16,7 milj åtskilda tal (3 byte)

Bitdjup och upplösning•Konvertering av ljudvågor till siffror

•Amplituden återges av bitdjupet

Bit Djup Nivåer

24-Bit 16.777.216 Nivåer

16-Bit 65.536 Nivåer8-Bit 256 Nivåer

Bitdjup och upplösning

Samplingsfrekvens•Samplingsfrekvens anger tidsintervallet för samplingen

!

•Samplingsfrekvensen avgör frekvensomfånget för samplingen

Samplingsfrekvensen skall vara dubbelt så stor som högsta återgivningsbara frekvens

Nyquists teorem (Andreasson & Rylander, 2005, s. 299, Viers, 2008, s. 134)

Samplingsfrekvenser

Samplingfrekvens

Bitdjup

Stereo/Mono

Minne

per minut

Kommentar

44.1 KHz 16-bitar Stereo 10.5 MB CD-kvalitet

44.1 KHz 8-bitar Stereo 5.25 MB Ok ljud vid uppspelning på dator.

22.05 KHz 16-bitar Stereo 5.25 MB Mörkare ljud än den översta alternativet pga av lägre

samplingsfrekvens.

22.05 KHz 16-bitar Mono 2.6 MB Hyfsat ljud som tar upp lagom mycket plats för mm-produktion

men ändå har hyfsad kvalitet.

22.05 KHz 8-bitar Mono 1.3 MB Ett tunnare ljud än det förra men kan ibland vara nödvändigt av

utrymmesskäl.

11 KHz 8-bitar Mono 650 K Mörkt och dovt ljud som är på gränsen till oacceptabelt.

Beräkning av filstorlek Samplingsfrekvens x ljudets längd i sekunder x (bitdjup/8) x 2(för stereo)

Ljudtest Samplingsfrekvens

Ljudtest Ljud 1

Ljudtest Ljud 2

Ljudtest Ljud 3

Sampling och tidsfel•Olika samplingsfrekvenser kan inte blandas

•Mix av olika ljudspår måste resamplas till samma frekvens!

•Vilken samplingsfrekvens används i videokameror?

Ljudexempel

Utrustning

Ljudformat över tiden•Vinylskivor•Rullband•Kassettband•MD•CD •DAT•Minneskort-Hårddisk

Digital ljudöverföring•AES/EBU

• Professionell digitalljudstandard• Används på DAT bandare

•S/PDIF• Konsumentstandard för digital ljudöverföring• CD, Minidisc osv.

•DAT, ADAT, DA-88

Datorkrav•Snabb, snabb, snabb!

•Extra viktigt• Snabb överföring av data• Hårddisk• Internminne

• Ljudkort• Utan störningar• Stora system använder sig av externa

Ljudprogram • Protools & Protools LE

• Nuendo

• Adobe Audition

• Cubase VST

• Logic

• SAW

• Samplitude

• ACID

• Sound Forge

• Wavelab

Filformat

Filformatskategorier• Format för studiomiljö• Format för Internet• Format för äldre system

Filformat för innehåll• Format för ljudbearbetning

• Wav & Aiff• Olika samplingsfrekvenser• Olika bitdjup

• BWF (Broadcast wave format)• Metadata• Tidskod stämplar

• Kompressionsvarianter (oviktigt vetande….)• ADPCM • A-law• Mu-law• LPC• CELP• G.721, G.723• G.711• ACM

Andra filformat•Äldre filformat, Många finns det…..

!

• Midi (.mid)Musical instrument digital interface• Inte något ljudfilformat• Innehåller endast styrkoder för noter• Kopplas mot ett instrument

• AVI• Video för Windows• Kan användas som behållare för enbart ljud

• MOV• Quicktime movie• Kan användas på samma sätt som AVI

Komprimering av ljud•Komprimerande filformat

• Psykoakustik vetenskap• Tar bort de ljud som är maskerade• Ljud som ligger nära varandra (i tid)• Ljud som bygger på samma harmoni (i frekvens)

• Perceptuell kodning• Valbar komprimeringsgrad

MP3• Valbart mellan mono & stereo

• Konstant eller variabel bitrate

• Valbar bitrate mellan 64 till 320 kbit/s• 128 Kbit -> 11:1 (CD kvalitet?)• 160 Kbit -> 9:1• 192 Kbit -> 7:1• 256 Kbit -> 5:1• 320 Kbit -> 4:1

•Ripper, encoder=komprimerare, matematisk algoritm

•Decoder =packar upp det komprimerade

Testresultat Tal

0

5,5

11

16,5

22

pc-96 pc-128 pc-160 pc-192 pc-256

Lika OrgKomp

0

5

10

15

20

studio-96 studio-128 studio-160 studio-192 studio-256

Lika OrgKomp

Testresultat

0

4

8

12

16

pc-96 pc-128 pc-160 pc-192 pc-256

Lika OrgKomp

Andra filformat för • RealMedia (.rm eller .ra)

• Ställbar kodning beroende på ljudinnehåll• Ställbar kodning beroende på bandbredd

• WMA

• Windows media encoder• ½ Bandbredd & filstorlek än motsvarande för Mp3• Ställbar frekvensomfång• Ställbar bandbredd• Ställbar stereo/mono

• Ogg Vorbis http://www.vorbis.com/

• Fritt format till skillnad från mp3• Ställbar bitrate, 112-350 kbit/s• Ställbart antal kanaler < 255• Informationstaggar

•FLAC (Free Losless Audio codec), http://flac.sourceforge.net/• Fritt format till skillnad från mp3• Icke förstörande• Streamningsbar

• AAC

KomprimeringstestOriginal omkomprimerad

Ljud 1- MP3

Ljud 2- MP3

Ljud 3- MP3

KomprimeringstestOriginal omkomprimerad

Ljud 4- acc