Les 6: Digitalisering van geluid
Last updated
Last updated
Geluid bestaat uit golven. Dit geldt niet alleen voor tonen en muziek, maar ook voor gesproken taal. Hieronder zie je het golfpatroon van een paar woorden spraak, uitgesproken door een persoon en digitaal opgenomen.
Het geluidsfragment ziet er niet bepaald uit als een golf, maar eerder als een serie sprieten. Wanneer je een stukje van een duizendste seconde uitvergroot, wordt het golfpatroon duidelijker, als de rode lijn in het plaatje hieronder.
Geluid kan gedigitaliseerd worden door een groot aantal keren per seconde de hoogte van de golf (de amplitude) te meten. In het plaatje hieronder is dat weergegeven door de paarse balken. Om een goede digitale opname te krijgen, moet je dit duizenden keren per seconde doen. Dit heet sampling. Alle digitale geluidsformaten passen dit toe in een of andere vorm. Deze techniek voor het digitaliseren van geluid is niet uniek voor computers. Het wordt ook toegepast in muziek-CD's.
Zonder compressie is een minuut geluid een kleine 10MB. Daarom past er op een muziek-cd maar hooguit 80 minuten muziek.
Sample rate
Hoe vaak er snapshots worden genomen van de audio, drukken we uit in “Sample Rate”. Hoe hoger het aantal snapshots dat wordt genomen, hoe gedetailleerder het resultaat. In de wereld van digitale audio recording zijn/waren 44.1kHz en 48kHz de meest voorkomende Sample Rates. “Maar waar staat 44.1kHz nou precies voor?”, hoor ik je denken!
44.1kHz staat voor 44.100 “snapshots” die worden genomen per seconde. Bij 48kHz zijn dat dus 48.000 “snapshots” per seconde. Vandaag de dag kom je geluidskaarten tegen die recordings ondersteunen van maar liefst 96kHz of zelfs 192kHz. Dat zijn dus respectievelijk 96.000 en 192.000 “snapshots” per seconde.
Bit Depth
Waar Sample Rate verticale “snapshots” maakt, is Bit Depth gebaseerd op de resolutie(scherpte van de vertaling). Simpel gezegd; hoe hoger de Bit Depth van de “digitale vertaling”, hoe scherper het “vertaalde” resultaat is. Het resultaat is bij een hogere Bit Depth een mooie vloeiende golfvorm. Je kunt dus wel 44.100 “snapshots” maken met de Sample Rate, maar als de resolutie (Bit Depth) niet scherp genoeg is, is het resultaat nog steeds geen vloeiende golfvorm. Voor CD’s gebruik je 16Bit en voor DVD’s gebruik je 24Bit.
Sample rate en Bit depth
Je kunt het volgende onthouden om Sample Rate en Bit Depth uit elkaar te houden:
Sample Rate (kHz) geeft het aantal snapshots aan per seconde, en Bit Depth (bit) geeft aan hoe scherp (resolutie) deze snapshots uiteindelijk worden.
Opdracht
Stel dat je een muziekbestand hebt met 10 minuten muziek. De sample rate is 44.1 kHz en de bit depth is 24 bits. Hoe groot is het bestand dan (in megabytes)?
Compressie
Met compressie worden geluidsbestanden veel kleiner. Het bekendste gecomprimeerde geluidsformaat is MP3, wat staat voor MPEG-1 Layer 3, eigenlijk het geluidsspoor van een video-opname. In MP3 zie je dezelfde trucs als bij het comprimeren van beeld, zoals het slim opslaan van herhalingen. Ook de toonhoogte is beperkt, heel hoge tonen worden in MP3 niet opgenomen. De compressie is daardoor lossy, niet verliesloos.
Andere bekende geluidsformaten zijn wave (.wav) audio (.au) en midi. Verschillen tussen de formaten betreffen het aantal keren per seconde dat de hoogte van de golf gemeten wordt en de eventuele compressie die wordt toegepast.
Opdracht; Audacity
Zoek naar een mp3-bestand van je favoriete nummer.
Download en installeer Audacity op je laptop
Open Audacity en beluister enkele van de geluidsbestanden.
Je kunt een aantal geluidseffecten op geluiden toepassen. Deze staan in het menu 'Effect'. Je kunt ze gebruiken door eerst een deel van het geluid te selecteren en daarna het effect te kiezen. Een selectie maak je door de cursor linksboven te selecteren en daarna op de bekende manier een stuk geluid te selecteren.
Pas bijvoorbeeld een fade out toe op het laatste stuk van het geluidsbestand 'bubble'.
Converteer enkele van de geluidsbestanden van mp3 naar wav en naar aiff. Wat kun je zeggen over de omvang van deze bestanden?
Converteer een van de bestanden naar MP3, bitrate: 320 kbps Converteer vervolgens naar MP3, bitrate: 196 kbps Converteer daarna naar MP3, bitrate: 96 kbps
Welke bitrate vind je nog acceptabel klinken?
