Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet syksy 2002
1. Perusteita 1
1. Perusteita
1. Äänen fysiikkaa
2. Psykoakustiikka
3. Äänen syntetisointi
4. Samplaus ja kvantisointi
5. Tiedostoformaatit
1.1. Äänen fysiikkaa
nääni= väliaineessa etenevä mekaaninen värähtely (aaltoliike), joka saa aikaan kuuloaistimuksen
äänilähde väliaine havaitsija
Ääniaalto
p0
tihentymä (ylipaine)
harventuma (alipaine) p
Aallonpituus ja amplitudi
naallonpituus, λ:
vastaavien pisteiden etäisyys peräkkäisissä aalloissa
namplitudi, A:
värähdysliikkeen laajuus
λ
λ A
Taajuus (frequency)
ntaajuus, f: aaltojen lukumäärä aikayksikköä kohti
nyksikkö: hertsi, Hz = 1/s
t
Äänen nopeus
nv= fλ
nriippuu:
uväliaineesta
ulämpötilasta
nilmassa:
u-10ºC: 325 m/s
u+10ºC: 337 m/s
u+20ºC: 343 m/s
neri väliaineissa:
uvesi: 1480 m/s
ulasi: 5200 m/s
uteräs: 5000–5900 m/s
upuu: 3000–4000 m/s
uCO2: 259 m/s
uHe: 965 m/s
Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet syksy 2002
1. Perusteita 2
Äänen mittayksiköitä
nääniteho, P
uwatti, W
umittaetäisyys 1 m
näänen intensiteetti, I= P/A
uteho pinta-alayksikköä kohti
näänenpaine, p = F/A:
upascal, Pa = N/m2
umittaetäisyys 1 m
Desibeli (dB)
nilmaisee:
ukahden suureen keskinäistä suuruutta
usuureen arvoa suhteessa johonkin vertailutasoon
nkahden äänitehon tai intensiteetin suhde:
L= 10 log10(P1/P0) dB = 10 log10(I1/I0) dB
nkahden äänenpaineen suhde:
Lp= 20 log10(p1/p0) dB
1.2. Psykoakustiikka
näänihavaintoon vaikuttavat
ukuuloaistin fysiologia
uaivojen tulkinta
Äänenvoimakkuuden aistinta
nriippuu:
uäänenpaineesta
utaajuudesta
nkuuloalue: 20 Hz–20 kHz
uherkimmillään 3–4 kHz:ssä
näänenvoimakkuus eli äänenpaineen taso (sound pressure level):
udBSPL = 20 log10(p1/p0)
up0= 20 µPa
Fletcher-Munson -käyrästö
taajuus (Hz)
äänenpainetaso(dB)
KUULO- KYNNYS
Dynamiikka-alue
-20 0 20 40 60 80 100 120 140
31,5 63 125 250 500 1 k 2 k 4 k 8 k 16 k
tuntoaistimus kipuraja
kuulokynnys epämiellyttävyyden kynnys
äänenpainetaso (dB)
taajuus (Hz)
