EDUTECH
Especialização em Informática
na Educação
Recursos Tecnológicos II
Prof. Anselmo C. de Paiva
Depto de Informática - UFMA
4 – Multimídia Data - Audio
4 – Dados Multimídia - Audio
Roteiro
• Psicologia do som
– Para que usar som?
– Quais as técnicas que existem para
comunicação com som
• Ciência do Som
– Porque existe
– Como trabalha
• Tecnologia do som
– Como capturá-lo
– Como editá-lo
– Como usá-lo
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4 – Dados Multimídia - Audio
Para que serve o som?
• Reforça a mensagem
• Cria curiosidade e interesse
• Narração auxilia o processo de
aprendizagem e/ou treinamento
• Dá feedback
• Desperta !!!!
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4 – Dados Multimídia - Audio
Aplicações de Audio Digital
• Produção de Música
– Gravação em discos rígidos
– Síntese de sons
– Samplers
– Processamento de efeitos
• Video
– Audio é importante elemento: música e efeitos
• Web
– Incrementar as páginas web
– Ouvir CDs
– Ouvir rádios web
• Outros usos - Quais ?
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4 – Dados Multimídia - Audio
Som
• Variação de pressão que se propaga
em um meio elástico
• Se move através de ondas de pressão
• Se move rápido no ar: 340 m/sec =
• Características de uma onda sonora
• Ondas sonoras tem reflexão,
refração, difração, etc.
• Sinal analógico por natureza.
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4 – Dados Multimídia - Audio
Som
• Geradoras
– Mudanças na pressão do ar
– Alto falantes – elétrica
– Variações diretas de pressão – acústica
• Receptores
• Microfone – produz sinal elétrico
• Ouvidos – respondem a pressão no
ouvido
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4 – Dados Multimídia - Audio
Características Físicas do som
• Amplitude
– Altura da onda
– Unidade: Decibéis (dB)
• Freqüência
– #ciclos /tempo
– Unidade: Hz = ciclos/sec
– Freqüências audíveis: 20 Hz a 20 KHz
• Duração
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4 – Dados Multimídia - Audio
Características F’isicas do som
Tempo
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4 – Dados Multimídia - Audio
Características Perceptuais
• Intensidade
– Volume
• Altura
– Frequência ( sons graves e agudos)
200 Mhz
500 MHz
1500 MHz
• Timbre
– Mesma altura e intensidade –
instrumentos diferentes
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4 – Dados Multimídia - Audio
Intensidade
• Representa a percepção da amplitude
• Relacionada a potência acústica
• Percepção do ouvido é logarítmica
–
–
–
–
Limite de audibilidade 0 dB
Limiar da dor
120 dB
Sala de estar
40 dB
Grito a 1,5 m
100 dB
• 120 dB – 106 ou 220 níveis
• Acima de 100 dB poluição sonora
– 216 níveis
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Altura
•
•
•
•
Está associada com a frequência
Altura menor – sons mais graves
Altura maior – sons mais agudos
Uma oitava acima – dobro da
frequência
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4 – Dados Multimídia - Audio
Psicoacústica
Cochlea:
Ouvido:
converte
recebe
ondas 1-D para
impulsos de
frequência
nos nervos
Auditory cortex:
refina a
informação de
tempo e
frequência
4 – Dados Multimídia - Audio
Como ouvimos?
• Humanos podem ouvir de 20 Hz a 20
KHz
• São perceptíveis variações de 1.5 Hz
• Perda de audição ocorre com a idade
– 50 anos ouve-se no máximo 14KHz
– 70 anos ouve-se no máximo 10 KHz
– Importante para projeto de interface
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4 – Dados Multimídia - Audio
Representação do som
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4 – Dados Multimídia - Audio
Digitalização do Som
• Para tratamento e edição no
computador necessário fazer a
conversão de analógico para digital
• Para execução converte de digital
para analógico
• Digitalizador : PC ou hardware
específico
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4 – Dados Multimídia - Audio
Amostragem – Questão Básica
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4 – Dados Multimídia - Audio
Características do Sinal digital
• Frequência de amostragem
– Unidade: Hz = samples/sec
– Em geral entre 11,025 Hz e 44,100 Hz
• Bit-resolution (Recording resolution)
– # de bits para armazenar cada amostra
– Em geral entre 8 e 32 bits
• Requisitos de armazenamento pra sinal
mono
– Frequência de amostragem * bit-resolution/8 *
duração
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4 – Dados Multimídia - Audio
A Onda
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Amostragem
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4 – Dados Multimídia - Audio
A aproximação
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4 – Dados Multimídia - Audio
Maior frequência de amostragem
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4 – Dados Multimídia - Audio
Maior frequência de amostragem
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4 – Dados Multimídia - Audio
• Requisitos de
Armazenamento
– Sinal mono
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4 – Dados Multimídia - Audio
• Requisitos de
Armazenamento
– Sinal estéreo
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4 – Dados Multimídia - Audio
Amostragem - Aliasing
• Maior amostragem melhor a semelhança entre o sinal
digital e o sinal analógico correspondente.
• Amostragem maior que duas vezes a menor frequência
do sinal
– Evita problemas de aliasing
– Distorção
• Boa taxa de amostragem é 44,100 amostras por
segundo
– Frequência máxima é 22.05 Hz
– Humanos podem ouvir até 20 Hz
• DVD Audio
– 192 kHz / 24 bits por amostra
– Frequência máxima 96 Hz
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4 – Dados Multimídia - Audio
Aliasing
10 Hz ,
5 amostras/sec
Sinal resultante
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4 – Dados Multimídia - Audio
Amostragem – Tamanho da amostra
• Quanto maior o número de bits para
armazenar uma amostra melhor a
representação da amplitude
– Em geral 8 bits – 256 valores
– 16 bits – 65 mil valores
• Quantização
– Pode gerar ruído
• Baixa qualidade pode afetar
usabilidade
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4 – Dados Multimídia - Audio
Implicações da Amostragem
• Trade off entre Qualidade do Áudio e Razão
de Amostragem
• Frequ6encia e Tamanho das amostras
afetam a qualidade do som
–
–
–
–
–
Ouvidos não respondem linearmente ao som
Decibel (dB) é uma medida logarítmica do som
16-bit possui SNR de 98 dB – inaudível
8-bit possui SNR de 50 dB
8-bit é grosseiramente 8 vezes mais ruidoso
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4 – Dados Multimídia - Audio
Efeito do Tamanho da amostra
• File Type
File Size (all mono)
44Hz 16 bit
3.5 Mb
44KHz 8-bit
13.Mb
22KHz 8-Bit
11KHz 8-bit
424 Kb
120 K
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4 – Dados Multimídia - Audio
Formatos de Amostragem
• Muitos formatos para som amostrado
• Qualidade de CD – 44.1 kHz, 16 bits por
canal
– 44,100 x 2 x 60 = 5.2 MB / minuto
– .wav (PC) .aiff (MAC)
• Média qualidade
– 22 kHz, 8 Bits
• Baixa qualidade
– 11 kHz, 8 bit, Mono
– 11 000 x 60 = 660 Kb /minuto
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4 – Dados Multimídia - Audio
Formatos de Arquivos de Som
• Aiff - padrão
– audio interchange file format
• MIDI – descritiv para instrumentos
musicais
• WAV - Microsoft; 8-bit e 16-bit
• SND - Apple; 8-bit
• AU - Sun; 16-bit comprimido
• Other
– Riff - Microsoft; superset of WAV
– VOC - SoundBlaster
– SMP - Turtle Beach
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4 – Dados Multimídia - Audio
Laboratório 1 – Edição de Áudio
•
•
Instalar o CoolEdit
Cópiar os arquivos de som:
–
What is the meaning of life?
what.wav
–
This is a lab about sound editing.
sound.wav
–
The clapping of one or two hands shows
appreciation.
clapping.wav
–
Is a bird in the hand better than two in the
bush?
hand.wav
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4 – Dados Multimídia - Audio
Laboratório 1 – Edição de Áudio
• Abra um novo arquivo de som
• Abra os arquivos de som copiados
• Em uma janela com um arquivo copiado,
marque uma parte do som que deseja
• Então escolha Edit->Copy
• Vá para o arquivo novo e escolha Edit-
>Paste
• Crie um arquivo de som com a seguinte
frase:
What is the sound of one hand clapping
• Salve o arquivo
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4 – Dados Multimídia - Audio
Laboratório 2 - Gravação
•
•
Escolha
Iniciar>Configurações>Painel deControle
• Clique em Multimidia
e escolha a qualidade
preferida como "CD
Quality" e o volume
de gravação para
"High."
• Prof.Clique
em apply
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4 – Dados Multimídia - Audio
Laboratório 2 - Gravação
• Plug o microfone
no slot correto na
placa de som
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4 – Dados Multimídia - Audio
Compressão
• Queremos som de alta qualidade mas
precisamos reduzir o tamanho
• MP3 é um formato comum
– MPEG-1 ( Motion Pictures Expert Group)
Audio Layer 3
– Utiliza uma codificação baseada em
características perceptuais para reduzir
o tamanho
• Compressão com perda
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4 – Dados Multimídia - Audio
Compressão MP3
• Pode reduzir tamanho dos arquivos
até 12 vezes
• Numero de bits por 1 seg de áudio
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4 – Dados Multimídia - Audio
Dicas para Utilização de som - Web
• Não existe padrão para audio na Web
• Poucos sistemas possuem audio de 16 bits
• Ouvir audio de 16 bits em sistema de 8
bits é horrível
• Perder muito tempo baixando som cansa o
usuário
• So faça som de 8 bits em sua homepage
• Ou forneça nas duas opções 8 e 16 bits
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4 – Dados Multimídia - Audio
Dicas para Utilização de som - Web
• Grave na maior taxa de amostragem e tamanho
de amostra que vc puder, depois transforme na
frequência e tamanho que vc deseja
• Mantenha tamanho do arquivo pequeno
• Subamostrando para 8-bit
• use uma frequência de amostragem menor
• use som mono
• Descreva em que formato o som esta sendo
disponibilizado
– WAVE, AIFF, or outro
• De informação sobre o tamanho do arquivo
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4 – Dados Multimídia - Audio
Dicas para Utilização de som - Web
• Se precisar de som de alta qualidade e
possui arquivos de som grandes :
• Use um clip pequeno como preview
• ou para os que não tem sistema com
alta capacidade
• De uma olhada em
www.realaudio.com/help/content/audiohints.html
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4 – Dados Multimídia - Audio
Introdução a MIDI
• MIDI - Musical Instrument Digital
Interface
• Protocolo que possibilita a
comunicação entre um comptudador,
sintetizadores, teclados e outros
instrumentos entre si.
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4 – Dados Multimídia - Audio
Componentes de um Sistema MIDI
• Sintetizador
– Gerador de som
• Sequenciador:
– Programa editor de música.
– Possui vários MIDI INs e MIDI OUTs.
• Canal
– Usado para separar informação
– Existem 16 canais MIDI em um cabo
• Timbre:
– Qualidade do som e.g., som de flauta, som de
cello, etc.
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4 – Dados Multimídia - Audio
Componentes de um Sistema MIDI
• Pitch:
– Nota musical que o instrumento toca
• Voice:
– Porção do sintetizador que produz som.
– Podem possuir muitas vozes (12, 20, 24, 36,
etc.)
– Cada voz trabalha independentemente e
simultaneamente para produzir som de
diferente timbre e pitch
• Patch:
– Conjunto de controles que define um timbre
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4 – Dados Multimídia - Audio
Componentes de um Sistema MIDI
• Dados MIDI são como uma lista de
notas, dizendo que instrumento está
on ou off
• Arquivos MIDI tem menos
informações que áudio amostrado
• Não codifica o timbre, isto é deixado
para o sintetizador
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