Запись звука и его компьютерная обработка

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
«Волгоградский государственный социально-педагогический университет» 
(ФГБОУ ВПО «ВГСПУ»)

Факультет математики, информатики и физики

 

Кафедра информатики и информатизации образования

 

 

 

 

Запись  звука и его компьютерная обработка

курсовая работа

по специальности 200206 “Прикладная информатика в сфере сервиса”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Исполнитель Гаврилов Р.А. МИФ-ПИ-41 ______________________
«Прошел защиту» Оценка __________________	Научный руководитель к.п.н., доцент, доцент каф. ИИО
	Машихина Т.П. ______________________

 

 

 

 

Волгоград 2012

Оглавление

Введение

Звукозапись — процесс сохранения колебаний в диапазоне 20—20 000 Гц (музыки, речи или иных звуков) на каком-либо носителе (грампластинки, магнитная лента, компакт-диск и т. д.) с помощью специальных приборов (микрофон, микшерный пульт, магнитофон и т. д.).

Сохранённая в результате этого процесса на каком-либо носителе звуковая запись называется фонограммой.

Необходимое оборудование: прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические (микрофон) или генератор тона (напр. звуковой синтезатор, семплер), устройство для преобразования электрических колебаний в последовательность цифр (в цифровой записи), устройство для сохранения (магнитофон, жесткий диск компьютера или иное устройство для сохранения полученной информации на носитель).

Самая старая из известных звукозаписей была сделана 9 апреля 1860 года парижским изобретателем Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем с помощью устройства, называемого «фоноавтограф».

В зависимости от метода сохранения, выделяют два основных вида записи звуков: аналоговый и цифровой.

В настоящее время  привычная и до сих пор удовлетворявшая  нас по своим качественным показателям  аналоговая запись звука постепенно заменяется цифровой. Этот процесс характерен как для профессиональной, так и для бытовой техники. Цифровая запись имеет неоспоримые преимущества перед аналоговой. Она может производиться на различные магнитные и оптические носители. Особый интерес представляет магнитная запись на жесткий диск компьютера. При этом различают специальные, автономные системы (stand-alone systems) и системы, работающие совместно со стандартными компьютерами.

 

Благодаря широкому распространению  персональных компьютеров последний вариант с экономической точки зрения оказывается предпочтительным. Он позволяет использовать вместо чрезвычайно дорогих профессиональных систем, имеющих узкоспециальное назначение, значительно более дешевые системы с широко распространенными и в настоящее время часто уже имеющимися в студиях персональными компьютерами IBM, Macintosh или Atari.

Еще один пример применения - монтаж телевизионных и радиопрограмм: монтаж интервью с короткими вопросами  и ответами, наложением аплодисментов, специальных звуковых эффектов в развлекательных программах и т.д.

Целью данной курсовой работы является: изучение особенностей записи звука, его видов и способов записи, с его последующей обработкой.

Поставленные  задачи:

• Изучить все особенности записи звука;
• Обработать имеющийся звуковой файл с помощью программы adobe audition.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Особенности  компьютерной записи звука

 

Звукозапись - процесс  записи звука. Качественная звукозапись  требует наличия профессионального  микрофона, акустически подходящего помещения, звукового редактора и качественной звуковой карты. Необходимые составляющие для качественной звукозаписи:

 

1.1. Микрофон и звукозапись

 
Очень важно выбрать правильный тип микрофона для того чтобы  получить качественную запись. На микрофоне не нужно экономить, так как наличие посторонних шумов трудно исправить без искажения полезного сигнала. Шумы являются результатом: неправильно выбранного типа микрофона, низкого качества микрофона (чувствительность, соотношение сигнал/шум) и отсутствия защиты от ветра (в случае записи в студии - защиты от взрывных согласных вокалиста). Также шумы могут быть результатом неправильной техники записи, записи звука в помещении с плохой акустикой, плохой звукоизоляцией помещения от внешних шумов. Всё это можно исправить доступными средствами. 
Сегодня по достаточно доступной цене можно купить качественные стерео микрофоны. Стерео звукозапись выгодно отличается от моно записей, потому что при съёме звука с двух микрофонов достигается большая реалистичность, а значит и качество записи звука. Стерео микрофоны в своём большинстве конденсаторные и предназначены для записи звука в помещении. Однако, ничто не мешает использовать стерео микрофоны для звукозаписи и снаружи. Для этого необходимо:

1) Записывающее устройство (ноут бук)

2) Фантомный  источник питания 

3) Усилитель  + провода коммутации, защита от  ветра. 

Основная проблема - высокая стоимость часто намного больше, чем стоимость самого качественного стерео микрофона. Существует альтернативное решение - портативные стерео рекордеры, например zoom h4n. Они удобны тем, что обладают своим источником питания, картами памяти и позволяют записывать звук с частотой дискретизации до 96000.

Каждому по душе свой микрофон, поэтому в данном случае стоит полагаться лишь на свой собственный вкус.

При записи звука (будь он музыкальный или нет)стоит учитывать то что на ряду с правильно выбранным микрофоном для звукозаписи в домашнем помещении столь же важно его правильное расположение относительно источника звука. Конечно же, с самими микрофонами на этом всё не заканчивается. Выбор микрофона зависит не только от места записи, но и от того, что необходимо записывать. Так, различные микрофоны лучше подходят для записи различных музыкальных инструментов и источников звука (вокал, ударная установка, оркестр и.т.д.).

Что же касается техники звукозаписи - то тут также  есть прямая зависимость от того какое  звучание предпочитает записываемый, и от того какой инструмент будет записываться. Так можно добиться эффекта близости, разместив микрофон непосредственно перед вокалистом. Возможно записать гитару различными техниками звукозаписи, получив несколько различные тембры одного записываемого инструмента.

Если же необходимо записать звуки на природе, - то в 90% случаев лучше всего подойдут узконаправленные микрофоны (микрофоны-пушки), к которым также необходима хорошая система защиты от ветра. Бинауральные записи – записи, которые осуществляются двумя микрофонами, помещёнными в макет человеческой головы, а точнее в ушные раковины. Благодаря характерным отражением звука, минимальной разнице между записями с правого и левого уха - достигается очень естественные записи. Слушая бинауральные записи в наушниках часто создаётся впечатление полного присутствия источника звука в помещении. Однако у этого метода звукозаписи есть и свои проблемы - фазовые искажения, которые проявятся при конвертировании стерео в моно (что наверняка может произойти при дальнейшем использовании записи/композиции слушателем/потребителем).

 

1.2. Помещение и звукозапись

 

Помимо полезного сигнала присутствует в записи фоновый шум. Если этот шум является результатом дуновения ветра - то избавиться от него можно специальной защитой для микрофона. Если же записывается звук в студии и рядом, допустим, есть нежелательные источники звука - то необходима звукоизоляция (хотя при выборе расположения студии надо всегда тщательно изучать шумовую картину окружающего пространства, нет ли серьёзных источников шума, которые могут помешать дальнейшей работе).

Звукоизоляция - это такое же искусство, как и выбор наиболее подходящего микрофона/техники звукозаписи. Наиболее часто звукоизоляция производится для поглощения шумов улицы. Иногда ставится вторая стенка, иногда просто стенки обрабатываются звукопоглощающими материалами. Часто имеет смысл замены дверей и окон. Что конкретно нужно делать - зависит от каждого конкретного случая и возможностей.

Кроме проблемы внешних шумов также есть проблема акустики самого помещения, в котором  будет производится звукозапись. У  каждого помещения есть своя акустика - характерные отражения звуковой волны от поверхностей помещения. Будь то реверберация, эхо, порхающее эхо. Разные помещения по разному реагируют на разные источники звука. При выборе такового тут опять- всё относительно. Для записи звуков лучше всего свести отражения звука на нет (безэховая камера). При входе в такие помещения обычно закладывает уши. В целом борьба с отражениями звука делается с помощью двух методов: 1) Увеличение площади поглощающих поверхностей 2) Добавление раздробляющих звуковые волны форм. В первом случае дополнительный звукопоглощающий материал позволяет снизить уровень отражений волн от поверхностей (на сколько и на каких частотах - зависит от материала, см. таблицу звукопоглощения). Во втором случае в помещение добавляются различные формы, которые разделяют звуковые волны на более маленькие (звуковая волна частично отражается в разных направлениях), которые гораздо быстрее поглощаются окружающим пространством. Часто наиболее лучшим решением является комбинирование этих двух методов. Что касается домашней звукозаписи, если нет возможности купить специальные материалы для улучшения акустики помещения – можно воспользоваться повседневными предметами (вешалка с одеждой, одеяла, матрасы и.т.д.). Это конечно же непрофессиональное решение, - но оно всё же позволяет несколько улучшить акустику помещения, что значит то что это тоже решение.

Для записи музыкальных  инструментов, речи и вокала, вовсе  не обязательно полностью заглушать  помещение. Наличие в записи реверберации воспринимается естественно и если делать запись для себя (т.е. не подразумевается то что кто-то другой будет искусственно добавлять реверберации позже) - то нужно самому решить, устраивает ли текущая акустика помещения. При заглушении помещения важно чтобы одинаково заглушались все частоты (а не только определённый частотный диапазон).

Размещение  элементов звукопоглощения и  их выбор - это отдельная тема. Чтобы получить качественную звукозапись в домашних условиях - просто необходимо задуматься о улучшении акустики помещения, чтобы в нём не было лишних призвуков и слишком много/мало отражений.

 

1.3. Качественная звукозапись

 

Конечно же понадобится  программа для работы с записями. Обычно это один из звуковых редакторов (Adobe audition, audacity, Sound forge, wavelab). Однако при желании можно воспользоваться и встроенными аудио редакторами проф. секвенсоров (кубейс, лоджик и.т.д.). Изучив мнение специалистов и протестировав сам, предпочитаю пользоваться звуковыми редакторами, в частности adobe audition, так как в них гораздо больше инструментов борьбы с шумами. Итак, простой, но эффективный способ базовой обработки записи в программе adobe audition:

Для начала необходимо сделать запись и открыть её в программе. Далее, ищется участок записи, в котором не присутствует ничего кроме фонового шума.

Выделяется нужный участок и задается следующая команда в главном меню: 
Effects-Noise reduction - Noise reduction 
После чего откроется следующее окно:

рис. 1. Noise reduction

Выбрать пункт "Get profile from selection", после его сохранить профиль в отдельный файл. Далее просто закрыть это окно и выделить весь файл (ctrl+A), через главное меню снова откройте наше окно: 
Effects-Noise reduction - Noise reduction

И загрузить ранее сохранённый профиль. Необходимо подкорректировать уровень удаления шумов. Важно чтобы в записи не осталось характерных призвуков удаления шумов, которые можно сравнить с призвуками низкобитрейдных записей. Часто такие призвуки являются результатом неправильного выбора профиля шума. Однако в большинстве случаев такой метод позволяет избавиться о шуме, в чём можно удостовериться посмотрев на спектрограмму: view - spectral view.

В домашних условиях, без применения инструментов очистки  записи от шумов, трудно получить качественную звукозапись, так как эти шумы наверняка в дальнейшем станут более  заметны при сужении динамического  диапазона (компрессии).

Также важно  иметь как можно более качественные наушники/колонки (мониторы) для прослушивания результатов записи. Без них трудно оценить, на сколько качественно был записан звук. Конечно же столь же важна профессиональная звуковая карта. Чтобы понять о чём речь – нужно просто послушать звук на различных звуковых картах, где-то слышен шум и звук мутный, где-то звук просто поражает своей прозрачностью. Одни и те же записи звучат совершенно по разному.

 

Вывод к 1 главе

 

Таким образом  в главе 1 были выявлены некоторые  нюансы, на которые стоит обратить внимания во время звукозаписи для того чтобы они были максимально качественными. Конечно же, в домашних условиях нельзя добиться того же качества звука что и в специально оборудованных под запись звука студиях, однако это не повод не стремиться к получению максимально качественной звукозаписи в домашних условиях.