EDUTECH Especialização em Informática na Educação

EDUTECHEspecialização em

Informática na Educação

Recursos Tecnológicos IIProf. Anselmo C. de Paiva

Depto de Informática - UFMA

4 – Multimídia Data - Audio

Prof. Anselmo C. de Paiva - DEINF-UFMA - Multimídia para Educação 2

4 – Dados Multimídia - AudioRoteiro

• 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


4 – Dados Multimídia - AudioPara que serve o som?

• Reforça a mensagem

• Cria curiosidade e interesse

• Narração auxilia o processo de aprendizagem e/ou treinamento

• Dá feedback

• Desperta !!!!


4 – Dados Multimídia - AudioAplicações 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 ?


4 – Dados Multimídia - AudioSom

• 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.


4 – Dados Multimídia - AudioSom

• 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


4 – Dados Multimídia - AudioCaracterísticas 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


4 – Dados Multimídia - AudioCaracterísticas F’isicas do som

Tempo


4 – Dados Multimídia - AudioCaracterísticas Perceptuais

• Intensidade– Volume

• Altura– Frequência ( sons graves e agudos)

• Timbre– Mesma altura e intensidade –

instrumentos diferentes

200 Mhz 500 MHz 1500 MHz


4 – Dados Multimídia - AudioIntensidade

• 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


4 – Dados Multimídia - AudioAltura

• Está associada com a frequência• Altura menor – sons mais graves• Altura maior – sons mais agudos• Uma oitava acima – dobro da

frequência

Prof. Anselmo C. de Paiva - DEINF-UFMA - Multimídia para Educação

4 – Dados Multimídia - AudioPsicoacústica

Auditory cortex: Auditory cortex: refina a refina a informação de informação de tempo e tempo e frequênciafrequência

Cochlea: Cochlea: converte converte para para impulsos de impulsos de frequência frequência nos nervosnos nervos

Ouvido: Ouvido: recebe recebe ondas 1-D ondas 1-D


4 – Dados Multimídia - AudioComo 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


4 – Dados Multimídia - AudioRepresentação do som


4 – Dados Multimídia - AudioDigitalização 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


4 – Dados Multimídia - AudioAmostragem – Questão Básica


4 – Dados Multimídia - AudioCaracterísticas 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


4 – Dados Multimídia - AudioA Onda


4 – Dados Multimídia - AudioAmostragem


4 – Dados Multimídia - AudioA aproximação


4 – Dados Multimídia - AudioMaior frequência de amostragem


4 – Dados Multimídia - Audio

• Requisitos de Armazenamento– Sinal mono


4 – Dados Multimídia - Audio

• Requisitos de Armazenamento– Sinal estéreo


4 – Dados Multimídia - AudioAmostragem - 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


4 – Dados Multimídia - AudioAliasing

10 Hz , 5 amostras/sec

Sinal resultante


4 – Dados Multimídia - AudioAmostragem – 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


4 – Dados Multimídia - AudioImplicações 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


4 – Dados Multimídia - AudioEfeito do Tamanho da amostra

• File Type File Size (all mono)44Hz 16 bit 3.5 Mb 44KHz 8-bit 13.Mb

22KHz 8-Bit 424 Kb11KHz 8-bit 120 K


4 – Dados Multimídia - AudioFormatos 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


4 – Dados Multimídia - AudioFormatos 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


4 – Dados Multimídia - AudioLaboratório 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


4 – Dados Multimídia - AudioLaboratório 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


4 – Dados Multimídia - AudioLaboratório 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."

• Clique em apply


4 – Dados Multimídia - AudioLaboratório 2 - Gravação

• Plug o microfone no slot correto na placa de som


4 – Dados Multimídia - AudioCompressão

• 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


4 – Dados Multimídia - AudioCompressão MP3

• Pode reduzir tamanho dos arquivos até 12 vezes

• Numero de bits por 1 seg de áudio


4 – Dados Multimídia - AudioDicas 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



• 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



• 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


4 – Dados Multimídia - AudioIntrodução a MIDI

• MIDI - Musical Instrument Digital Interface

• Protocolo que possibilita a comunicação entre um comptudador, sintetizadores, teclados e outros instrumentos entre si.


4 – Dados Multimídia - AudioComponentes 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.



• 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



• 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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