2.1. Voimakkuus Äänenvoimakkuuden operaatiot Operaatioesimerkkejä 2(2) Operaation osatekijät 2. Äänenkäsittely Operaatioesimerkkejä 1(2) Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteetsyksy 20022. Äänenkäsittely1

2. Äänenkäsittely

1. Voimakkuus

2. Taajuus

3. Aika

4. Aaltomuoto

5. Operaatioiden ketjuttaminen

Operaatioesimerkkejä 1(2)

voimakkuus

taajuus

Operaatioesimerkkejä 2(2)

aika

aaltomuoto

Operaation osatekijät

operaatio

tulosignaali lähtösignaali

+

operoimaton eli ”kuiva”

(dry) signaali operoitu eli ”märkä”

(wet) signaali vahvistus (gain)

2.1. Voimakkuus

1. Säätö, nosto ja häivytys

2. Normalisointi

3. Panorointi

4. Amplitudin modulointi

5. Verhokäyrä

6. Kompressointi eli dynamiikan supistaminen

7. Limitointi eli tason rajoittaminen

8. Särö

9. Ekspandointi eli dynamiikan laajentaminen

10. Kohinaportti

Äänenvoimakkuuden operaatiot

nmuokkaavat ääniaallon amplitudia

ndynamiikka = äänenvoimakkuuden vaihtelu

2.1.1. Säätö, nosto ja häivytys

nosto (fade in) häivytys (fade out) säätö (control)

Sound Forge -operaatioita

nvoimakkuuden säätö

uProcess > Volume...

nvaimennus

uProcess > Mute nnosto ja häivytys

uProcess > Fade > In

uProcess > Fade > Out

uProcess > Fade > Graphic...

npätkintä

uEffects > Stutter...

2.1.2. Normalisointi

nengl. normalizing

nSound Forge: Process > Normalize...

2.1.3. Panorointi

nengl. pan

näänikanavien välisen voimakkuuden säätäminen

ntasapainotus eli balanssointi (balance)

nSound Forge:

uProcess > Pan > Left to Right

uProcess > Pan > Right to Left

uProcess > Pan > Graphic...

2.1.4. Amplitudin modulointi

nSound Forge: Effects > Amplitude Modulation...

0 t

2.1.5. Verhokäyrä

nengl. envelope

nADSR-verhokäyrä:

kesto

(decay) päästö

(release) (sustain)pito

pitotaso

aluke (attack) huippu- taso

Verhokäyräesimerkki

n Sound Forge: Effects > Envelope...

2.1.6. Kompressointi eli dynamiikan rajoittaminen

nengl. compressing

nkun tulosignaalin voimakkuus ylittää annetun kynnystason, tulosignaalin nousu aiheuttaa lähtösignaalissa pienemmän nousun

nSound Forge: Effects > Dynamics...

Perusparametreja

nkompressiosuhde (compression ratio):

utulosignaalin nousu:lähtösignaalin nousu

uesim. 3:1 = 3 dB:n nousu tulosignaalissa nostaa 1 dB lähtösignaalia

nkynnystaso (threshold level): taso jonka yläpuolella kompressointi alkaa vaikuttaa

Kompressointi

2 4 6 8 10 12 14

2 4 6 8 10 12 14

1:1

2:1 4:1

8:1∞:1

kynnystaso

tulo (dB) lähtö (dB)

Lisäparametreja

ntartunta-aika (attack time): aika joka kuluu kynnystason ylityksestä täyteen

kompressointiin

npäästöaika (release time): aika jossa kynnystason alitus palauttaa signaalin normaaliksi

Kompressointi ja aaltomuoto

alkuperäinen ääni kompressoitu ääni

kompressoitu ja vahvistettu ääni

Käyttötapoja

ninstrumentin (esim. basso)

”tukevoittaminen”, jolloin se saadaan helpommin esiin muiden äänten seasta

nkompressoitu taustamusiikki voidaan miksata voimakkaammaksi ilman että se peittäisi puhetta

nkohinan peitto (esim. radiolähetyksissä tai tallennuksessa)

2.1.7. Limitointi eli tason rajoittaminen

nengl. limiting

nestää signaalin voimakkuuden nousun annettua tasoa suuremmaksi

nkompressoinnin erikoistapaus:

kompressiosuhde ∞:1

nengl. distortion

nsyntyy signaalin leikkautuessa:

nmuuttaa sointiväriä

nSound Forge: Effects > Distortion...

2.1.8. Särö

leikkaustaso

alkuperäinen signaali

kova leikkaus pehmeä leikkaus

2.1.9. Ekspandointi eli dynamiikan laajentaminen

nengl. expanding

nkun tulosignaalin voimakkuus alittaa annetun kynnystason, tulosignaalin lasku aiheuttaa lähtösignaalissa suuremman laskun

nSound Forge: Effects > Dynamics...

Parametreja

nekspansiosuhde (expansion ratio):

utulosignaalin lasku:lähtösignaalin lasku

uesim. 1:3 = 1 dB:n lasku tulosignaalissa laskee 3 dB lähtösignaalia

nkynnystaso (threshold level): taso jonka alapuolella ekspandointi alkaa vaikuttaa

ntartunta-aika (attack time): aika jossa kynnystason ylitys palauttaa signaalin normaaliksi

npäästöaika (release time): aika joka kuluu kynnystason alituksesta täyteen ekspandointiin

Ekspandointi

2 4 6 8 10 12 14

2 4 6 8 10 12 14

1:1 1:2 1:3 1:∞

kynnystaso

tulo (dB) lähtö (dB)

Ekspandointi ja aaltomuoto

alkuperäinen ääni ekspandoitu ääni

Kompandointi 1(2)

alkuperäinen ääni kompressoitu ja vahvistettu ääni

kohina tallennettu ääni

Kompandointi 2(2)

alkuperäinen ääni ekspandoitu ääni tallennettu ääni

2.1.10. Kohinaportti

nengl. noise gate

nekspandoinnin erikoistapaus:

ekspansiosuhde 1:∞

nSound Forge: Effects > Noise Gate...

Kohinaportin toiminta

portti aukeaa portti sulkeutuu

kohinaa kynnystaso

t

signaalitaso

Parametreja

nkynnystaso (threshold level): taso jonka alapuolella kohinaportti sulkeutuu

ntartunta-aika (attack time): aika joka kuluu kynnystason ylityksestä kohinaportin avautumiseen

npitoaika (hold time): aika jonka kohinaportti pysyy auki kynnystason alituksen jälkeen

npäästöaika (release time): aika jossa kohinaportti sulkeutuu

Parametrisoidun kohinaportin toiminta

kohinaa kynnystaso

t

signaalitaso

portti alkaa aueta portti täysin auki

portti sulkeutuu signaali on alle

kynnystason portti pysyy auki kunnes pitoaika on kulunut

pitoaika

2.2. Taajuus

1. Äänenkorkeuden muuttaminen

2. Vibraatto

3. Ekvalisointi eli taajuuskorjaus

4. Taajuussuodatus

2.2.1. Äänenkorkeuden muutos

nengl. pitch shift, pitch transpose

nmuutetaan alkuperäisen signaalin taajuutta

nmenetelmät:

ukeston muuttava

tnosto nopeuttaa, lasku hidastaa

tlaskennallisesti yksinkertainen

ukeston säilyttävä

tlaskennallisesti monimutkainen

t

Esimerkki: keston muuttava äänenkorkeuden nosto

t

Esimerkki: keston muuttava äänenkorkeuden lasku

t t

Esimerkki: keston säilyttävä äänenkorkeuden nosto

f A

f A

∆f

2.2.2. Vibraatto

ntaajuusmodulointia (FM, frequency modulation)

Modulointitaajuus

n< 8 Hz vibraatto

n> 20 Hz äänenvärin muutos

nsivukaistat (sidebands), c= kantoaallon taajuus, m= modulointitaajuus:

f A

c

c - 4mc - 3m c - 2m c -m c + m c + 2m c + 3m c + 4m

m m

2.2.3. Ekvalisointi eli taajuuskorjaus

nengl. equalizing, EQ

nmuokkaa taajuusjakaumaa ja siten äänenväriä

njakaa taajuskaistan osiin joita voidaan korostaa tai vaimentaa

nSound Forge:

uProcess > EQ > Graphic...

uProcess > EQ > Simple...

uProcess > Smooth/Enhance...

Yksinkertainen taajuuskorjain

f A

basso

(bass) diskantti

(treble) korostus

vaimennus

Termejä

f A

kaistanleveys (bandwidth) keskitaajuus (center frequency)

3 dB

Q-arvo = keskitaajuus kaistanleveys

Taajuuskorjaintyyppejä

ngraafinen taajuuskorjain (graphic equalizer)

nparametrinen taajuuskorjain (parametric equalizer)

npuoliparametrinen taajuuskorjain

(semiparametric equalizer, quasiparametric equalizer)

Graafinen taajuuskorjain

ntaajuuskaista jaettu kiinteisiin osiin, joita voidaan korostaa tai vaimentaa

nkorjainten tiheys:

uoktaavisuodatin (octave filter):

f_n= 2 ·f_n-1

uterssisuodatin (third octave filter):

oktaavin kolmasosa

umyös muita jakoja ja eri jakojen yhdistelmiä

Esimerkki: taajuuskaistajako

f A

0

f1 f2 f3 f4 f5

Esimerkkisäätöjä

classical dance

rock pop

large hall live

f∈{ 60 Hz, 170 Hz, 310 Hz, 600 Hz, 1 kHz,

3 kHz, 6 kHz, 12 kHz, 14 kHz, 16 kHz }

Parametrinen taajuuskorjain

nmahdollistaa keskitaajuuden ja kaistanleveyden säädön

njompikumpi säätö on kiinnitetty

→puoliparametrinen

taajuuskorjain f

A

Parametrinen taajuuskorjain

f A

keskitaajuus kaistanleveys

korostus

vaimennus

Subjektiivisia luonnehdintoja

thin sheen, transparency 10 kHz–20 kHz

screechy, thin bright,higher range

of presence 4 kHz–10 kHz

strident articulation, presence 1,5 kHz–4 kHz

honk, nasal definition

500 Hz–1,5 kHz

muddy warmth, dark

200 Hz–500 Hz

boomy bottom,depth

20 Hz–200 Hz

Negatiivinen korrelaatio Positiivinen

korrelaatio Taajuusalue

Vinkkejä

nvaimentaminen on usein parempaa kuin vahvistaminen (→särö)

ntaustan keskitaajuuksia vaimentamalla ihmisääni nousee paremmin esiin

nhuminan poisto: vaimenna pois 50 Hz:n taajuusalue

n”päällekkäisten” instrumenttien erottelu:

yhtäsuuret mutta vastakkaiset vahvistukset

2.2.4. Taajuussuodatus

nengl. band filtering

nvaimentaa osan tai osia taajuusalueesta

nsuodatintyyppejä:

ualipäästösuodatin (low pass filter)

uylipäästösuodatin (high pass filter)

ukaistanestosuodatin (band rejection filter)

timusuodatin eli kapea kaistanestosuodatin (notch filter)

ukaistanpäästösuodatin (band pass filter)

Parametreja

nrajataajuus f_c(cutoff frequency)

njyrkkyys (slope)

nresonanssi (resonance)

urajataajuuden lähialueen korostaminen

f A

f_c

Taajuussuodattimia

f A

alipäästö f

A

ylipäästö

f A

kaistanpäästö f

A

kaistanesto

Wahwah-efekti

nrajataajuuden modulointia

nSound Forge: Effects > Flange/Wah-wah...

f A

f_c f_c-m

m

f_c+ m m

2.3. Aika

1. Kaiku

2. Kuoroefekti

3. Vaiheistus ja flanger-efekti

4. Kaiunta

5. Nopeutus ja hidastus

Viivästyttäminen (delay)

nviiveaika

u0–20 ms: vaiheistus (phasing) ja flanger- efekti (flanging)

u20–50 ms: kuoroefekti (chorus)

u>50 ms: aito kaiku (echo)

nviiveajan modulointi

ntakaisinsyöttö (feedback)

2.3.1. Kaiku

nslapback-kaiku

uviive 25–50 ms

nkahdennus (doubling)

uviive kymmeniä millisekunteja

nstereoefektin laajentaminen

ualkuperäinen ja viivästetty signaali eri kanaviin

nmadrigaali

uviive temmon mukaan

nSound Forge: Effects > Delay...

2.3.2. Kuoroefekti

nmoduloitu viive (>15 ms)

nperuskuoroefekti

uviive 20 ms

uei takaisinsyöttöä

utasamäärä signaaleja

uhieman viiveajan modulointia

nADT-efekti (automatic double tracking)

uviive 30–40 ms

uvähän viiveajan modulaatiota

nSound Forge: Effects > Chorus...

2.3.3. Vaiheistus ja flanger-efekti

nvaiheistus (phasing)

ulyhyt viiveaika (<10 ms)

uvähän takaisinsyöttöä

uei viiveajan modulointia

utasamäärä signaaleja

→kampasuodatinilmiö (comb filter effect)

Kampasuodatinilmiö

A

f

Flanger-efekti

nflanger-efekti (flanging)

ulyhyt viive (<50 ms)

umoduloidaan viivettä

→kampasuodatin liikkuu edestakaisin taajuusalueen yli

nSound Forge: Effects > Flange/Wah-wah...

2.3.4. Kaiunta

nengl. reverb(eration)

njäljittelee tilan akustiikasta syntyvää jälkikaiuntaa

ntekee äänestä luonnollisemman kuuloista

u1000–3000 erillistä kaikua/s

nSound Forge: Effects > Reverb...

Äänen ajallinen jaottelu

nsuora ääni

nensiheijastumat

useinät, lattia, katto

u20–200 ms

njälkikaiunta: kaiut

utihenevät

uvaimentuvat

umataloituvat

Kaiunta tilassa Kaiunnan osat

t A

ensiheijastumat (early reflections)

jälkikaiunta (reverberation) esiviive

(predelay)

ensiheijastumien kesto

jälkikaiunnan kesto (decay)

heräteääni (impulse)

Perusparametreja

ntilan koko (volume)

ntilan tyyppi (type)

näänilähteen sijainti

nhavainnoijan sijainti

Kaiuntatilatyyppejä 1(2)

nkirkas (bright)

upinnat heijastavat ääntä

uesim. kylpyhuone, tyhjä luentosali

nvaimentava (damping)

upinnat absorboivat ääntä

uesim. vaatekomero, täysi luentosali

Kaiuntatilatyyppejä 2(2)

ntodelliset akustiset tilat, esim.

uhuone (room)

uhalli (hall)

ukammio (chamber)

nmekaaniset kaiuntalaitteet

ujousikaiunta (spring reverb)

ulevykaiunta (plate reverb)

Parametreja 1(2)

nensiheijastusten voimakkuus ja viive

uvoimakkuus: heijastuspinnan materiaali

uviive: tilan koko

t< 5 ms: pieni huone

t10–20 ms: konserttisali

nensiheijastusten määrä ja tiheys (diffusion)

umitä enemmän heijastavia pintoja, sitä enemmän diffuusiota

Parametreja 2(2)

nkorkeiden taajuuksien vaimeneminen

uriippuu heijastuspintojen materiaalista

njälkikaiunta-aika (reverberation time, RT)

uRT60: aika jossa jälkikaiunta on vaimentunut 60 dB

uhuonetiloissa lyhyt (1–3 s)

ukäytävissä ja luolissa pitkä (5–10 s)

Portitettu kaiunta (gated reverb)

t A

kohinaportin kynnystaso

Käänteinen kaiunta (reverse reverb)

t A

2.3.5. Nopeutus ja hidastus

nengl. time scaling, time strecth

nmenetelmät samoja kuin keston

säilyttävässä äänenkorkeuden muutoksessa

neri algoritmeja erityyppisille äänille

n75–115 %:n keston muutokset melko häiriöttömiä

nsuuret muutokset alttiita häiriöille (esim.

kaiku, pätkintä)

nSound Forge: Process > Time Stretch...

2.4. Aaltomuoto

1. Uudelleensamplaus

2. Uudelleenkvantisointi

3. Perustason korjaus

4. Aaltomuodon kääntäminen

5. Aaltomuoden invertointi

6. Aaltomuodon muokkaus

7. Miksaus

2.4.1. Uudelleensamplaus

nengl. resampling

nnäytearvojen interpolointi: poistettujen arvojen paikkaus tai uusien mukauttaminen

nantialiasointi (anti-aliasing): estää Nyquistin taajuuden ylittävien taajuuksien muuttumisen häiriöksi

nSound Forge: Process > Resample...

Esimerkki: uudelleensamplaus alaspäin

t A

Esimerkki: uudelleensamplaus ylöspäin

t A

2.4.2. Uudelleenkvantisointi

nengl. requantization

ndither-prosessointi (dithering): generoidaan kohinaa, joka kompensoi kvantisoinnissa syntyvää informaatiohukkaa

nSound Forge: Process > Bit-Depth Converter...

Esimerkki: uudelleenkvantisointi

A

t

2.4.3. Perustason korjaus

nSound Forge: Process > DC Offset...

2.4.4. Aaltomuodon kääntäminen

nSound Forge: Process > Reverse

2.4.5. Aaltomuodon invertointi

nSound Forge: Process > Invert/Flip

2.4.6. Aaltomuodon muokkaus

nSound Forge:

uEdit > Cut

uEdit > Copy

uEdit > Paste

uEdit > Delete

uEdit > Trim/Crop

uProcess > Insert Silence...

2.4.7. Miksaus

nmiksaus (mixing)

ukahden äänilähteen yhdistäminen

nSound Forge: Edit > Paste Special > Mix...

nristivaihto (crossfade)

uyhden äänilähteen (lineaarinen) vaihto toiseksi

nSound Forge: Edit > Paste Special > Crossfade...

2.5. Operaatioiden ketjuttaminen

noperaatioiden suoritusjärjestys vaikuttaa lopputulokseen, esim.

ukompressointi saattaa nostaa esiin muiden operaatioiden luomaa kohinaa

ukaiunta muuttaa sekä taajuusjakaumaa että dynamiikkaa nyleisohje: kompressointi →taajuuskorjaus →särö

→taajuuskorjaus →kuoroefekti →kohinaportti

→kaiunta

nparasta kuitenkin pitää korvat auki ja tehdä operaatiot siinä järjestyksessä mikäkuulostaa parhaalta