PREGUNTA 1 Definiu els següents conceptes i expliqueu per a què són utilitzats:
1 – dB DB és l’abreviatura de decibel. L’amplitud d’ona informa de la quantitat de pressió sonora que exerceix cada vibració en l’aire. És la força o energia d’un so. La mesura de l’amplitud és logarítmica i es fa en decibels dB S’utilitza per a expressar el nivell de potència i d’intensitat del soroll. El màxim de decibels que suporta l’oïda humana són fins 120 dB.
2 – Espectre L’anàlisi de l’espectre és una gràfica en la qual es representa una estimació de les freqüències que componen el un so. Ens permet observar les diferents freqüències d’un senyal. L’estimació de les freqüències es fa amb un mètode matemàtic denominat transformada de Fourier. L’estimació de l’espectre es fa dividint el senyal en petits fragments i per cadascun d’aquest fragment es fa una estimació de l’espectre (transformada de Fournier). Amb la mitjana dels resultats obtinguts es dóna lloc a la gràfica.
Anàlisi de l’espectre d’un to pur
Anàlisi de l’espectre d’un to complex estèreo
Font: Particular
Font: Particular
4. To És la qualitat del so que ens permet distingir-los enter ells. El to depèn de la freqüència de l’ona: -
Tons greus -> Freqüències baixes de 20 a 300 Hz
-
Tons mitjans -> Freqüències mitjanes de 300 a 2.00 Hz
-
Tons aguts -> Freqüències altes de 2.000 a 20.000 Hz
Quasi la totalitat de tons són mescla de sons de distinta longitud d’ona que conformen el so resultant, ja que els tons purs, formats per una sola freqüència no existeixen en la naturalesa.
3. Espectrograma Un espectrograma és el resultat de calcular l’espectre de trames d’una senyal. És una gràfica tridimensional que representa l’energia del contingut freqüencial de com va variant la senyal al llarg del temps. L’espectrograma ajuda a millorar el procés de restauració de l’àudio.
Font de la imatge: http://liquiddnbsongs.wordpress.com/utilidades/detectar-la-calidad-de-tus-temas/
Font de la imatge: http://www.emezeta.com/articulos/15-editores-de-sonidogratis-para-descargar
5. Freqüència de mostreig La freqüència és la magnitud física que mesura les vegades per unitat de temps que es repeteix una senyal periòdica. És a dir, representa el nombre de vibracions per segon. La unitat de freqüència és el hertz (Hz) i representa el nombre de repeticions per segon. Un nombre alt de Hz indica una freqüència elevada i un nombre petit, una freqüència baixa. La freqüència de mostreig és el número de mostres per segon en un procés de conversió entre senyal analògica i digital. Primerament produeix un senyal discret (temporal i encara no quantificat) i més tard, mitjançant un procés de quantificació aquest senyal discret es converteix en un senyal digital. Segons el Teorema de mostreig de Nyquist que diu el següent: “La freqüència de mostreig mínima que es requereix per realitzar una gravació digital de qualitat, ha de ser superior al doble de la freqüència d’àudio del senyal analògic que s’intenta digitalitzar i gravar” Això vol dir que és necessari que la freqüència de mostreig sigui superior al doble de la màxima freqüència a mostrejar. Quant major sigui la freqüència de mostreig major serà la qualitat del so.
6. Ample de banda L’ampla de banda és la longitud en Hz del rang de freqüències on es concentra la major part de la potència de la senyal. L’ample de banda determina la qualitat del senyal. A major ample de banda, major qualitat. S’utilitza per a saber quina freqüència hem de mostrejar els senyal per tal que no es perdi qualitat. Nyquist va determinar que el mínim d’ample de banda necessari que permet que la veu pugui ser transmesa i entesa pel receptor és de 4 KHz en la veu analògica i 8 KHz en la digital. Això vol dir que si l’ampla de banda és de 10 KHz, la freqüència mínima de mostreig ha de ser de mínim 20 Khz per a no perdre qualitat.
Font: http://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Filtre.GIF
Analogia entre l’ample de banda i les canonades
Font: http://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Tuberies.GIF
7. Aliàsing És un efecte que apareix quan es mostreja digitalment un senyal i no es compleix el criteri de Nyquist. La freqüència de mostreig ha de ser el doble de l’amplada de banda. Existeix un sistema que se denomina filtre antialiàsing que s’encarrega d’eliminar en el senyal els possibles components freqüencials que no compleixin amb el Teorema de Nyquist. Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
8. Mostreig En una de les primeres etapes del procés de digitalització d’un senyal. Consisteix en prendre valors d’una amplitud d’ona sonora a intervals de temps petits i constants. No es produeixen pèrdues pel fet de mostrejar el senyal sempre que es compleixi el criteri de Nyquist. La qualitat del mostreig depèn de la retícula de mostreig que es faci servir.
Les freqüències de mostreig més utilitzades per a àudio digital són: - 24 000 mostres per segon (24 KHz) - 30.000 mostres per segon (20 KHz) - 44.100 mostres per segon (44,1 KHz) – Qualitat de Cd - 48.000 mostres per segon (48 KHz)
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
9. Quantificació. És la segona etapa del procés de digitalització d’un senyal. La tasca de la quantificació és la conversió d’un senyal discret a un senyal digital. El pas de quantificació ideal és aquell per al qual una gran majoria dels usuaris no puguin distingir entre el senyal original i el senyal digitalitzat.
Senyal digital. Font: http://ca.wikipedia.org/wiki/Quantificaci%C3%B3_%28processament_de_sen yal%29
Senyal quantificat. Font: http://ca.wikipedia.org/wiki/Quantificaci%C3%B3_%28processament_de_senyal%29
10. Relació senyal-soroll La Relació senyal-soroll en anglès es diu SNR (signal to noise ratio) i es defineix com el marge que hi ha entre la potència del senyal que es transmet i la potència del soroll que el corromp. Aquest valor que s’utilitza per definir la qualitat d’un senyal d’à udio. S’expressa en decibels i s’obtÊ de realitzar el quocient entre la potència del senyal i la potència del soroll.
đ?‘†đ?‘ đ?‘… = 10 ¡ log10
đ?‘ƒđ?‘œđ?‘ĄĂ¨đ?‘›đ?‘?đ?‘–đ?‘Ž đ?‘ đ?‘’đ?‘›đ?‘Śđ?‘Žđ?‘™ đ?‘ƒđ?‘œđ?‘ĄĂ¨đ?‘›đ?‘?đ?‘–đ?‘Ž đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ?‘ đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘™đ?‘™
Com mÊs alt sigui el resultat de la relació senyal-soroll, mÊs qualitat tindrà el senyal d’à udio. L’amplitud del soroll es reduirà en la meitat cada vegada que augmentem el quantificador en 1 bit. En augmentar en 1 bit el quantificador, la relació senyal-soroll millora en 6 dBs.
11. Filtratge El filtratge consisteix a emfatitzar o atenuar algunes regions freqüencials respecte a d’altres, per a aconseguir un determinar efecte. Existeixen diferents tipus de filtre: -
Filtre passabaix – Permet el pas de les freqüències més baixes i atenua les freqüències més altes.
-
Filtre de pas de banda – Deixa passar les freqüències intermèdies eliminant els components de freqüència alta i baixa. Es pot aconseguir amb la connexió en cascada entre un filtre passabaix i un filtre pas alt.
-
Filtre passaalt – Permet el pas de les altes freqüències i redueix l’amplitud dels senyals de freqüències més baixes que la freqüència de tall.
-
Filtre de Shelving – Explicat en el punt 4.
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
12. Equalització L’equalització, al igual que el filtratge, consisteix a emfatitzar o atenuar algunes regions freqüencials respecte a d’altres per a aconseguir un determinat efecte. La diferència està en que l’equalitzador està constituït per un o diversos filtres. L’equalitzador emfatitza o atenua unes bandes de freqüències respecte d’altres però no les elimina completament. Esta pensat per a ser utilitzat per un usuari que no coneix a fons els fonaments del filtratge de senyals.
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
PREGUNTA 2 Dibuixar un diagrama amb tots els elements que intervenen en el procés de conversió d’un senyal d’àudio analògic a un fitxer digital.
Font de les 4 imatges: http://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htm
PREGUNTA 3 A partir de l’esquema de la pregunta anterior, anomena els factors a tindre en compte en cada un dels passos que heu anomenat. En el procés de conversió d’una senyal d’àudio analògica a un fitxer digital hi intervenen els següents processos: -
Mostreig (sampling) Consisteix a prendre mostres periòdiques de l’amplitud d’ona. El nombre de mostres per segon és el que es coneix com freqüència de mostreig i es mesura en KHz i ve determinada per l’ample de banda. A major quantitat de mostres, major qualitat i fidelitat tindrà el senyal resultant. En aquesta etapa es produeix un senyal discret temporal que encara no es poc considerar digital. Cal tenir en compte el Teorema de Nyquist per a conservar la qualitat del so.
-
Quantificació La tasca de la quantificació és la conversió d’un senyal discret a un senyal digital. Durant el procés de quantificació es mesura el nivell de tensió de cadascuna de les mostres obtingudes en el procés de mostreig i se’ls atribueix un valor finit (discret) d’amplitud. Els valors que serveixen per a ajustar la quantificació se trien en funció de la resolució que utilitzi el codi emprat durant la codificació. No coincideix exactament amb ningun, es pren el valor inferior més pròxim. És llavors quan es produeixen errors com el soroll de quantificació, que resulta de igualar els nivells de les mostres als nivells de quantificació més pròxims, és a dir, la diferència que resulta de restar el senyal d’entrada del de sortida
-
Codificació És el procés més directe per a convertir el senyal en una seqüència de bits. La senyal digital es transforma en codi estàndard. que equival als valors de tensions o voltatges que conformen la senya analògica original. Normalment es codifica en codi numèric binari.
QUANTIFICACIÓ:
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
CODIFICACIÓ:
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
PREGUNTA 4 Explica què són i per a què serveixen els filtres de Shelving. Hi ha alguna alternativa per a obtenir els mateixos resultats? És un tipus de filtre que està a mig camí entre un filtre convencional i un equalitzador. Es pot aconseguir mitjançant la connexió en paral·lel d’un filtre passabaix amb un filtre passaalt amb la mateixa freqüència de tall. S’utilitzen per a emfatitzar o atenuar certs parts de l’espectre d’un senyal d’àudio però sense eliminar cap freqüència. Hi ha dues configuracions típiques: -
Filtre de shelving de baixa freqüència – S’aplica un guany viable a la sortida del filtre passabaix.
-
Filtre de shelving d’alta freqüència – S’obté mantenint fix el guany de la baixa freqüència i modificant l’alta freqüència.
Podem obtenir els mateixos resultats amb un equalitzador gràfic.
PREGUNTA 5 Característiques principals dels equalitzadors paramètrics. Comenta les diferències que tenen respecte els equalitzadors gràfics. Un filtre paramètric és un filtre que es pot obtenir a partir d’un filtre de pas de banda amb l’estructura següent, on l’usuari pot controlar el guany (G), la freqüència central (fc) i l’amplada de banda (V) L’amplada de banda se sol controlar utilitzant el paràmetre que es denomina factor de qualitat. Quan el factor de qualitat és alt, l’amplada de banda del filtre es redueix. Aquests equalitzadors són capaços de fer els ajustaments al so molt més precisos que altres equalitzadors. S’usen en la gravació de so i el reforç del so en directe. L’objectiu del filtre paramètric és compensar l’efecte de la caixa de ressonància, atenuant les freqüències en què es produeix la ressonància de l’instrument. Es solen utilitzar per: -
Compensar la resposta en freqüència dels micròfons -
Generalment els micròfons tenen l’efecte de
proximitat que és un augment desproporcionat del so greu a mesura que ens apropem. Per a reduir aquest efecte s’utilitza un filtre passaalt o un filtre paramètric. -
Compensar les característiques direccionals dels micròfons – Per norma general, els micròfons capturen principalment
el so procedent de la direcció en la qual apunten. Però de vegades es precisa registrar el so
ambient d’un repertori. La solució és un filtre paramètric. -
Correcció de soroll durant la captura de senyal - Com el so del vent, els sons explosius d’aire quan es parla molt a prop del micròfon, la pua d’una guitarra, etc.
-
Compensar els efectes de ressonància d’instruments musicals
Els equalitzadors gràfics són una alternativa als filtres paramètrics. Són més intuïtius. Generalment s’incorporen a molts equips d’àudio domèstic o aplicacions informàtiques de reproducció musical. Aquests tipus d’equalitzadors permeten dividir el senyal en diferents bandes de freqüència. D’aquesta manera es pot alterar els paràmetres de cada banda independentment. Depenent de la marca i el model, es componen d’un determinat nombre de filtres de pas de banda. FILTRE PARAMÈTRIC:
EQUALITZADOR GRÀFIC:
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
Font: Materials UOC (mirar bibliografia)
BIBLIOGRAFIA TARRÉS RUIZ FR., MELENCHÓN MALDONADO J. (2013) Àudio Digital. Barcelona: UOC ANTONIO COLMENAR (2013). El sonido digital: formatos, captura, edición, manipulación, conversión y grabación [en línia] http://ocw.innova.uned.es/mm2/tm/contenidos/pdf/tema3/tmm_tema3_sonido_digital_presentacion.pdf [Novembre/2013] WIQUIPEDIA (2013). Espectro de frecuencias [en línia] http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_de_frecuencias [Novembre/2013] Decibelio [en línia] http://es.wikipedia.org/wiki/Decibelio [Novembre/2013] Espectograma [en línia] http://es.wikipedia.org/wiki/Espectrograma [Novembre/2013] Ruido de cuantificación [en línia] http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_cuantificaci%C3%B3n [Novembre/2013] VIQUIPEDIA (2013). Ample de banda [en línia] http://ca.wikipedia.org/wiki/Ample_de_banda [Novembre/2013] Espectograma [en línia] http://es.wikipedia.org/wiki/Espectrograma [Novembre/2013] To (Acústica) [en línia] http://ca.wikipedia.org/wiki/To_%28ac%C3%BAstica%29 [Novembre/2013] Freqüència de mostratge [en línia] http://ca.wikipedia.org/wiki/Freq%C3%BC%C3%A8ncia_de_mostratge [Novembre/2013] Quantificació (processament de senyal) [en línia] http://ca.wikipedia.org/wiki/Quantificaci%C3%B3_%28processament_de_senyal%29 [Novembre/2013] Foto portada: http://es.gdefon.com/download/ecualizador_Msica_Color_reflexin/399751/5000x3750 PAQUITA RIBAS TUR, 2013 PAC 1, Integració digital de continguts, UOC
Creative Commons: Reconeixement – No comercial – Sense obra derivada - http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/