目次
| 聞こえる音 | 伝統的なレコード | マルチメディア録音 |
|---|---|---|
| 声 | 文字 | 音声の生成と認識 |
| 音楽 | 楽譜 | ミディ |
| 自然界で聞こえるさまざまな音 | 録音機器 | 波形音 |
2.1 音の特徴、種類、処理
音響特性
自然界では、音が空気中を伝わることで気圧が変化し、その圧力変化を耳の鼓膜が感知して電気信号が発生し、脳の聴覚神経を刺激します。
音の聴覚要素: ピッチ、強さ、音色
音波の物理的要素: 周期、周波数、帯域幅
人間が聞こえる音の周波数：20Hz～20KHz
サウンド特性: 連続的、指向性、タイムリー (前後の相関が強い)
音の種類
| サウンドタイプ | 帯域幅 |
|---|---|
| 超低周波音 | 0～20Hz |
| 電話の声 | 200Hz～3.4kHz |
| AMラジオ | 50Hz～15KHz |
| FMラジオ | |
| 超音波 |
自然音はアナログ信号ですが、デジタル音声はコンピュータに保存されており、その変換処理をアナログデジタル変換（A/D変換アナログデジタル）、デジタルアナログ変換（D/A変換）といいます。
サウンド処理
録音、再生、圧縮、送信、編集など
2.2 音声のデジタル化
-
波形オーディオ: デジタル情報は波形サンプリングによって取得され、ファイル形式は .WAV です。
-
記号化されたオーディオ: MIDI が代表的で、電子シンセサイザーで合成されたサウンドは .MID (電子キーボード) というファイル形式になります。
なぜ音声をデジタル化するのでしょうか?
-
コンピューターは離散的なデジタル量のみを処理できます
-
強力な耐干渉性とエラー訂正可能
-
優れた再生パフォーマンス
-
扱いやすい
-
圧縮可能
デジタル化の基本プロセス
-
サンプリング: シミュレートされた信号をサンプリングして離散化します。
-
定量化：数値の記録には近似が必要です
-
エンコーディング: 適切な形式で保存
損失を減らすにはどうすればよいでしょうか? サンプリング周波数を上げるか定量精度を高める
ナイキスト サンプリング定理: ロスレス サンプリングを行うには、サンプリング周波数が波形の最高周波数の 2 倍である必要があります。
最も一般的に使用されるサンプリング周波数: 44.1KHz
共通量子化精度：8ビット、16ビット
音の周波数分布が不均一であるため、信号の発生確率が高い領域では量子化間隔が小さくなり、信号の発生確率が低い領域では量子化間隔が広くなる不均一な量子化が発生する可能性があります。
WAV ファイルのバイト数 = \frac{サンプリング周波数 * 量子化ビット数 * チャンネル数} {8*1024*1024}
一般的なサウンド ファイル形式
-
WAV
-
MP3 MPEG-1 オーディオ Layer3 MP3 圧縮率 10:1 12:1 以下の再生歪み
-
WMA Windows Media Audio エンコード ファイル形式は、高い圧縮率を持ち、ストリーミング テクノロジ、つまり送信しながら再生するテクノロジをサポートしています。
-
APE: 可逆圧縮フォーマット
-
AAC：MPEG2仕様によって開発された技術
2.3 電子楽器のデジタルインターフェース
MIDI の概要
MIDI、楽器デジタル インターフェイス、楽器デジタル インターフェイス、音楽シンセサイザー、楽器、コンピューター間で音楽情報を交換するために使用される標準プロトコル。MIDI はサウンドのサンプリング信号ではなく、一連の命令列であり、コンピューターが理解できる楽譜とみなすことができます。
コマンドを音楽に変換するにはどうすればよいですか?
-
1 つはFM 合成、つまり周波数変調合成です。異なる変調波周波数と変調指数を使用して、異なるスペクトル分布を持つ波形を合成します。基本波形+パラメータの組み合わせによるモジュレーション。
-
サウンドエンベロープジェネレーター：ADSR 4パラメータ
-
低コスト
-
波形が制限されており、シミュレーションの品質が低くなります。
-
-
1つは楽音サンプル合成法で、波形テーブル合成法とも呼ばれます。
MIDI ファイルは 16 個の論理チャンネルに分割されており、異なるチャンネルをシンセサイザーとして使用できます。
MIDI機能
-
少量のデータ
-
波形音と同時に再生可能
-
変更が簡単
-
音楽の品質はハードウェアに関係します
-
会話などの自然界の音を説明するためには使用できません