Äänenkäsittelyn alkeet

Harto Pönkä, [email protected]

Äänenkäsittelyn alkeetÄänenkäsittelyn alkeetDigitaaliset portfoliot oppimisen tukena -taitotyöpajat

15.02.2010

Harto Pönkä

Learning and Educational Technology Research Unit (LET)


Ääni

• Ääni on jossakin väliaineessa etenevää värähtelyä. Yleensä väliaineena on ilma.

• Ääni syntyy, kun jokin kappale värähtelee tai tärisee (äänilähde).

• Akustiikka = fysiikan haara, joka tutkii ääntä.• Luonnolliset äänet

– Kasvien, tuulen, veden, eläinten, ihmisten ja akustisten soittimien aiheuttamat äänet jne.

• Synteettiset äänet– Synteettiset soittimet, koneet, sähköisesti tuotetut äänet


Äänen taajuus ja korkeus

• Taajuus/Frequency = ääniaallon värähtelynopeus sekunnissa, ilmaistaan hertseinä, Hz.

• Ihmisen kuuloalue on 16 - 20 000 Hz.• Näytteenottotaajuus/Sample rate = määrää digitaalisesti

tallennettavan äänen laadun, esimerkiksi 44 100 Hz.• Esim. CD-levylle voidaan tallentaa 20 - 20 000 Hz:n ääntä.

http://www.aanipaa.tamk.fi/taajuu_1.htm


Äänen nopeus ja aallonpituus

• Äänen nopeus ilmassa on n. 330-340 m/s, eli noin 1 km / 3 sek.

• Äänen aallonpituus on kahden molekyylitihentymän välinen matka. Eli matka, jonka ääniaalto kulkee yhden värähdyksen aikana.

• Aallonpituus = äänen etenemisnopeus / taajuus

– 20 Hz:n äänen aallonpituus on 17 metriä– 100 Hz:n äänen aallonpituus on 3,4 metriä– 1000 Hz:n äänen aallonpituus on 34 cm– 10 000 Hz:n äänen aallonpituus on 3,4 cm

http://www.aanipaa.tamk.fi/taajuu_1.htm


Äänen voimakkuus

• Äänenvoimakkuus ilmoitetaan yleensä desibeleinä dB, joka ilmaisee fysikaalisen äänenpainetason.

• Melurajana pidetään 80 dB:iä.• Äänenvoimakkuutta voidaan laskea (vaimentaa)

ja nostaa (tehostaa) äänenkäsittelyohjelmissa.• Amplitudi = värähtelyn ääripisteiden etäisyys

jaettuna kahdella. Ääni on sitä voimakkaampi, mitä suurempi ääniaaltojen amplitudi on.

• Digitaalisessa äänenkäsittelyssä äänen maksimivoimakkuus on 0 dB.

• Normalisointi = äänen voimakkuuden muuttaminen automaattisesti digitaaliseen maksimitasoon (esim. -3 dB).

http://www.aanipaa.tamk.fi/voima_1.htm


Analoginen ääni

• Analoginen ääni on yhtäpitävä akustisen äänen (eli ilmassa etenevän värähtelyn) kanssa.

• Analoginen ääni vaihtelee ”portaattomasti”.• Ääni voidaan muuttaa mikrofonilla sähköjännitteen

vaihteluksi ja tallentaa siten analogisessa muodossa. • Vastaavasti kaiutin muuttaa sähköjännitteen vaihtelun

ilmassa eteneväksi värähtelyksi.• Analogisesti tallennettu ääni on häiriöaltista. Esimerkiksi C-

kasetti tai LP-levy kuluvat käytössä, jolloin ääneen tulee kohinaa.

http://www.aanipaa.tamk.fi/analog_1.htm


Digitaalinen ääni

• 0110100101110001110...• Äänikortin A/D-muunnin

muuntaa analogisen äänen digitaaliseen muotoon (A/D = analogi-digitaali).

• Digitaalisesti tallennettu ääni säilyy häiriöttömänä ja häviöttömänä.

• Digitaalinen ääni voidaan tallentaa 8, 16 tai 32 bitin tarkkuudella (resoluutiolla). • Digitaalisesti tallennettua ääntä voidaan käsitellä tietokoneella.• Ääni kuvataan tietokoneen ruudulla yleensä verhokäyränä (kts. kuva), jossa

vaaka-akselina on aika ja pystyakselina äänen voimakkuus.• Digitaalinen ääni voidaan muuttaa analogiseksi ääneksi D/A-muuntimella

(D/A = digitaali-analogi) ja toistaa esim. kaiuttimella.

http://www.aanipaa.tamk.fi/digi_1.htm


Mono-, stereo- ja monikanavaääni

• Ääntä voidaan tallentaa useille kanaville, jotka toistetaan samaan aikaan ”päällekkäin”.

• Monikanavaääni tuottaa paremman tilavaikutelman.• Monoääni = 1 kanava• Stereoääni = 2 kanavaa (vasen ja oikea)• Dolby Surround -ääni = vasen, oikea, keski ja takakanava (eli

4 kanavaa) analogisesti koodattuna stereoääneksi.• Dolby Digital 5.1 -äänijärjestelmä = matalaäänikanava,

keskikanava, vasen ja oikea etukanava sekä vasen ja oikea takakanava. Eli yhteensä 6 digitaalista kanavaa.

https://www.amk.fi/opintojaksot/041005/1081750754339/1081750916903/1081751178848/1081752373400.html.stxhttp://www.tkk.fi/Misc/Electronics/faq/sfnet.harrastus.audio+video/surround.html


Äänimaisema ja äänikerronta

• Äänimaisema = mitä kuulemme elinympäristössämme• Äänimaisemasta erotetaan perusäänet (esim. sade), signaaliäänet

(esim. äänitorvi) ja äänelliset maamerkit (esim. tori).• Äänikerronta koostuu neljästä elementistä, joiden yhdistely

tuottaa erilaisia merkityksiä.– Puhe– Tehosteet– Musiikki– Hiljaisuus

• Äänikerrontaa on esimerkiksi teatterissa, radiossa, TV:ssä, elokuvissa, multimediassa ja www-sivustoilla.– Radiossa on esim. uutiset, haastattelut, keskustelut, dokumentit,

kuunnelmat, musiikkiesitykset, tunnusmusiikit ja mainokset

http://www.aanipaa.tamk.fi/lahto_1.htmhttp://www.aanipaa.tamk.fi/maise_1.htm


• WAVE (.wav) = Microsoftin / Windowsin ja IBM:n äänistandardi, yleisin ääniformaatti.

• AIFF (.aif) = Applen / Mac OS:n äänistandardi• AU (.au) = SUN:in kehittämä ääniformaatti• MIDI (.mid) = Ei ole digitoitua ääntä, vaan syntetisaattorien ja

äänikorttien ohjauskieltä. Midi-tiedoston toistamisesta syntyvä ääni riippuu siten äänikortista. Midi-tiedostot ovat huomattavan pienikokoisia.

• Audacity (.aup) = Audacity-ohjelman ”projektien” tallennusmuoto. Ei voida toistaa muilla ohjelmilla, mutta säilyttää kaikki ohjelmalla tehdyt muutokset.

Pakkaamattomia ääniformaatteja


Pakattuja ääniformaatteja

• RealAudia ja RealMedia (.ra, .rm) = RealMedian kehittämiä ääniformaatteja, jotka mahdollistavat streaming-lähetyksen. Toistamiseen tarvitaan RealPlayer.

• WMA (.wmf) = Microsoftin vastine RealMedialle. Voi sisältää kopiosuojauksen. Toistamiseen tarvitaan Windows Media Player.

• OGG Vorbis (.ogg) = ilmainen äänenpakkausmenetelmä. • MP3 (.mp3) = Pakattu äänimuoto, käytetään esim.

Internetissä musiikin levittämiseen, MiniDisc-soittimissa sekä digitaalisissa radio- ja TV-lähetyksissä.


Ohjelmia

• Windowsin ääninauhuri = nauhoittaa ääntä .wav-muodossa.• Audacity = moniraitatyöskentelyyn tarkoitettu äänitys- ja

äänenkäsittelyohjelma. • Cool Edit Pro = shareware äänenkäsittelyohjelma (nykyisin kaupallisena

Adobe Audition -nimellä).• Band-In-A-Box = MIDI-ääntä tuottava monikanavainen säestys- ja

sovitusohjelma.• Cakewalk, Logic ja Cubase = MIDI-äänten nauhoittamiseen,

muokkaamiseen ja toistamiseen tarkoitettuja kaupallisia sekvensseriohjelmia.

• Finale, Encore ja Sibelius = MIDI-ääntä tuottavia kaupallisia nuotinnusohjelmia.

• NoteWorthy Composer = MIDI-ääntä tuottava ilmainen nuotinnusohjelma.


Audacity äänenkäsittelyohjelma

• Työkalupalkki• Aikaraita• Monoääniraita

(”audioraita”)• Stereoääniraita

(vasen kanava yllä ja oikea kanava alla)

• Valittu kohta ääniraidasta näkyy tummana

• Merkkiraita (merkin lisäys: Ctrl+B)

• Näytteenottotaajuus


Audacityn työkalupalkki

1. Valintatyökalu 2. Verhotyökalu (äänenvoimakkuus) 3. Piirtotyökalu 4. Siirry alkuun 5. Toista 6. Nauhoita 7. Keskeytä 8. Pysäytä 9. Siirry ääniraidan loppuun 10. Toiston äänenvoimakkuuden kuvaaja

21. Kopioi valinta22. Liitä valinta23. Rajaa valinnan ulkopuolelta24. Vaimenna valinta25. Kumoa edellinen toiminto26. Tee uudelleen edellinen toiminto27. Lähennä näkymää28. Loitonna näkymää29. Sovita valinta ikkunaan30. Sovita koko ääniraita ikkunaan

11. Toiston äänenvoimakkuuden säätö12. Nauhoituksen äänenvoimakkuuden kuvaaja 13. Nauhoituksen äänenvoimakkuuden säätö 14. Zoomaustyökalu 15. Aikakorjaustyökalu 16. Monitoimitila 17. Toistovoimakkuuden säädin18. Nauhoitusvoimakkuuden säädin19. Äänityslähde20. Leikkaa valinta

Antti Sokero, 2007, http://www.linuxkouluun.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=48&Itemid=5


Harjoitus 1: äänittäminen

• Tarkista, että äänityslähde on mikrofoni, laatu 16 Bit ja näytteenottotaajuus 44 100 Hz.

• Äänittäminen:– Aloita äänitys klikkaamalla Äänitä. – Seuraa äänityksen äänenvoimakkuuden kuvaajaa.– Säädä äänityksen äänenvoimakkuutta tarvittaessa.– Lopeta äänitys klikkaamalla Lopeta.

• Kuuntele äänitys klikkaamalla Toista.• Tee äänitys niin monta kertaa, että olet tyytyväinen. • Normalisoi äänite valikosta Efekti -> Normalisoi• Poista turhat kohdat maalaamalla ne ja painamalla DELETE. • Tallenna lopuksi.

Kuvat: Antti Sokero, 2007, http://www.linuxkouluun.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=49&Itemid=5Lisäohjeita ja linkkejä: http://verkko-opas.fi/?id=158


Harjoitus 2: muokkaaminen

• Valitse haluamasi kohta ääniraidalta (Valintatyökalu)

• Kopioi valitsemasi kohta (Muokkaa Kopioi)

• Luo uusi ääniraita (Projekti Uusi audioraita)

• Liitä kopioitu ääni uudelle ääniraidalle (Muokkaa Liitä)

• Liikuta liitetty ääni ylemmän ääniraidan jälkeiseksi siten, että ne kuuluvat peräkkäin. (Aikakorjaustyökalu)

• Toista ääniraidat. • Tallenna projekti, kun olet tyytyväinen.

Kuva: Antti Sokero, 2007, http://www.linuxkouluun.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=49&Itemid=5

Kopiointi


Harjoitus 3: moniraitatyöskentely

• Tuo ohjelmaan ulkoisia äänitiedostoja– Projekti Tuo audiotiedosto– Äänitiedostoja on hakemistossa M:\Music\– Netistä ääniefektejä löytyy esim. http://www.ljudo.com/

• Siirrä äänet haluamaasi aikajärjestykseen (aikakorjaustyökalu)• Muokkaa ääniraitoja (kopioi, leikkaa ja liitä)• Tee ääniraitoihin häivytyksiä

– Efekti Häivytys sisään / ulos– Verhotyökalu (säädä ääniraitojen äänenvoimakkuutta lisäämällä niille

pisteitä)• Tallenna projekti. • Tallenna äänitiedostoksi WAV- tai MP3-muodossa.


Harjoitus 4: efektit

• Kokeile Audacityn efektejä erilaisiin ääniin.– Efekti Muuta nopeutta– Efekti Muuta sävelkorkeutta– Efekti Muuta tempoa– Efekti Takaperin– Efekti Monista– Efekti Kaiku– Efekti Bassokorostus– Efekti Wahwah (metallimainen huojunta)


Harjoitus 5: tee kurssimainos!

• Valitse tai keksi itse kurssi tai opintokokonaisuus, josta teet äänimainoksen. Voit käyttää nettiä apuna.

• Käytä mainoksessa:– Äänittämääsi puhetta– Kovalevyltä löytyviä musiikki- ja äänitiedostoja M:\Music\– Audacityn muokkaustoimintoja ja efektejä– Mielikuvitusta!

• Tallenna lopputulos MP3-muodossa ja lähetä se harjoitusblogiin.

• Lopuksi kuunnellaan mainokset yhdessä.

Äänenkäsittelyn alkeet

Documents