Lydproduksjon. t.no. ww.hin ww. Forelesning 2 Lyd og bølger fortsatt MMT205 - F2 1



Like dokumenter
Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 1 Introduksjon Lyd og bølger MMT205 - F1 1

Introduksjon til lyd

Introduksjon til lyd. Det ytre øret. Fra lydbølger til nerveimpulser. INF Digital representasjon : Introduksjon til lyd.

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 9 Signalbehandling (processing) og effekter MMT205 - F9 1

Lyd. Litt praktisk informasjon. Litt fysikk. Lyd som en funksjon av tid. Husk øretelefoner på øvelsestimene denne uken og en stund framover.

Et hørselsproblem (1)

- Det er trygt å oppholde seg i en bil når det lyner. Dersom bilen blir truffet, vil den føre lynet videre ned i bakken.

Mikrofoner. MUS2253 Musikkproduksjon II

Vekst av planteplankton - Skeletonema Costatum

Fasit - Oppgaveseminar 1

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 6 Signaler Digital audioteknologi MMT205 - F6 1

Kan vi måle stillhet?

INF Digital representasjon : Introduksjon til lyd

Tyngdekraft og luftmotstand

INF Digital representasjon : Introduksjon til lyd

Lydintensiteten i avstand, R: L 1 = W/4 R 2. Lydintensitet i dobbel avstand, 2R: L 2 = W/4 R) 2 =W/(4 R 2 )4= L 1 /4. L 2 = W/4 R)h= W/(2 Rh)2= L 1 /2


Elevoppgaver med fasit. Fysiker Andreas Wahl møter Oslo-Filharmonien som konferansier i en utforskende konsert om lyd, universet og det indre øret

Nåverdi og pengenes tidsverdi

Lyd kurs PA begynnernivå

Elevoppgaver med fasit. Patty og ulven. Skolekonserter for 5. trinn 29. februar og 1. mars

ÅSNES KOMMUNE. Beregninger og vurdering av støy fra snøskuterløyper.

Forelesning 9 mandag den 15. september

Introduksjon til lyd. Det ytre øret. Fra lydbølger til nerveimpulser. INF Digital representasjon : Introduksjon til lyd.

Noen presiseringer mhp Diskret Fourier Transform. Relevant for oblig 1.

Introduksjon til lyd. Litt praktisk informasjon. Fra lydbølger til nerveimpulser. Det ytre øret

Under noen av oppgavene har jeg lagt inn et hint til hvordan dere kan går frem for å løse dem! Send meg en mail om dere finner noen feil!

Fouriersyntese av lyd

Mesteparten av kodingen av Donkey Kong skal du gjøre selv. Underveis vil du lære hvordan du lager et enkelt plattform-spill i Scratch.

Introduksjon til lyd. Litt praktisk informasjon. Fra lydbølger til nerveimpulser. Det ytre øret

Å FORSTÅ ET HØRSELSTAP

Nofima og Kontali analyse har fått i oppdrag fra FHF å studere kostnadsutviklingen i lakseoppdrett, og vise hva som er de viktigste kostnadsdriverne.

Eksamen TT3010 HØST 2013

Moro med spoler og kondensatorer!

Repeterbarhetskrav vs antall Trails

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2009

Spesialstøpte propper. Her er en kort presentasjon om hver enkelt propp, du kan lese mer utdypende om hver enkelt på de neste sidene.

Støy på arbeidsplassen. Pål Jensen Rådgiver i Norsk forening mot støy

Tallet 0,04 kaller vi prosentfaktoren til 4 %. Prosentfaktoren til 7 % er 0,07, og prosentfaktoren til 12,5 % er 0,125.

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 8 Introduksjon til lyd (kapittel 9 og 10)

Smådriftsulemper og sammenslåingsnøytralitet betydningen av nytt gradert basistilskudd Strategikonferanse Telemark Trond Erik Lunder

EKSAMENSFORBEREDENDE UNDERVISNING

Romforsterkning og lydnivå i musikklokaler

Frekvenser, toner, harmoni

Når tallene varierer.

Hva er støy? Støy defineres som UØNSKET lyd. Lyd er en sanseopplevelse knyttet til en subjektiv tolking av et rent fysisk fenomen:

PRIMTALL FRA A TIL Å

Bruk og stell av høreapparater. Sigrid Hagaseth Haug

NTNU Institutt for elektronikk og telekommunikasjon Akustikk

STATISTIKK FRA A TIL Å

Legg merke til at at over de blå klossene er det flere kategorier av kommandoer i forskjellige farger, for eksempel

Preken 14. august s i treenighet Kapellan Elisabeth Lund. Tekst: Joh. 15, 13-17

Introduksjon til lyd. Litt praktisk informasjon. Det ytre øret. Fra lydbølger til nerveimpulser

Kunnskapsbehov. Torleif Husebø PTIL/PSA

Hvor mange er en meter?

Norconsult AS Trekanten, Vestre Rosten 81, NO-7075 Tiller Notat nr.: 1 Tel: Fax:

Arbeidshefte. Er optimal selvutvikling riktig for deg? Med Trine Åldstedt juni Hvor ble det av MEG?

Uendelige rekker. Konvergens og konvergenskriterier

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 3 Lydutbredelse, Oppfattelse av retning og rom, dimensjoner i lydbildet MMT205 - F3 1

Tips og triks Musikk/Sal og Scene del 3

Hervé Colleuille seksjonssjef, Hydrologisk avdeling NVE

Romforsterkning og lydnivå i musikklokaler

Kvikkbilde 8 x 6- transkripsjonen av samtalen

Område Start. Slutt. Utføring. Antall forsøk.

PROSJEKT I ELEKTRISITET OG MAGNETISME SIGNALANALYSE / LYDSYNTESE

RAPPORT ETTER STØYMÅLING I RISØR SENTRUM.

Value added-indikatoren: Et nyttig verktøy i kvalitetsvurdering av skolen?

VIKANHOLMEN VEST REGULERINGSPLAN NÆRINGSLIV OG SYSSELSETTING INNHOLD. Sammendrag. Sammendrag 1. 1 Innledning 2

Støy et arbeidsmiljøproblem. Nina Beate Jensen Utdanningsforbundet Hordaland

Ultralyd, fysiske prinsipper

Forelesere VELKOMMEN TIL MAT-INF Forelesere MAT-INF /8-2005

Nøkkelspørsmål: Hvor lang er lengden + bredden i et rektangel sammenlignet med hele omkretsen?

Tema: Musikk og lyd Spurvene MARS 2016 Mål: Bli kjent med ulike form for lyd og ulike musikksjangre

6 viktige faktorer for god akustikk til musikk

Filter eller EQ. De vanlige filtertypene.

Tall. Regneoperasjoner med naturlige tall har til alle tider fascinert både ung og gammel.

Grafisk kryptografi (hemmelig koding av bilder)

multiple tasks Bengt Holmström og Paul Milgrom, 1991

Løsningsforslag til ukeoppgave 12

Labyrint Introduksjon Scratch Lærerveiledning. Steg 1: Hvordan styre figurer med piltastene

Månedsbrev mai Valhaug.

Fremtidens byer. Individuell måling. fordeler, utfordringer og resultater så langt

Studiedag om mobbing

Løsningsforslag F-oppgaver i boka Kapittel 2

Stordrift på korn i Norge En analyse av driftsgranskingsbrukene for korn

Mer om likninger og ulikheter

Q = ΔU W = -150J. En varmeenergi på 150J blir ført ut av systemet.

BRUKERUNDERSØKELSEN 2016 Svarprosent: 52%

Forelesning # 6 i ECON 1310:

Innspill til konsept for Stevningsmogen Møteplass for læring, bevegelse og opplevelser.

Elevoppgaver med løsning. Dirigent Per Kristian Skalstad Danser og koreograf Kyrre Texnæs Oslo Filharmoniske Orkester

Tema: Musikk og lyd Spurvene FEBRUAR 2016 Mål: Bli kjent med ulike form for lyd og ulike musikksjangre

Fourier-analyse. Hittil har vi begrenset oss til å se på bølger som kan beskrives ved sinus- eller cosinusfunksjoner

Terminprøve Sigma 1T Våren 2008 m a t e m a t i k k

INTRODUKSJON TIL BILDEBRUK

Matematikk og naturfag. To eksempler fra mellomtrinn/ungdomstrinn

SAKSPROTOKOLL - RETNINGSLINJER FOR LIKEVERDIG ØKONOMISK BEHANDLING AV IKKE-KOMMUNALE BARNEHAGER 2016

STØYKARTLEGGING. Utleie SØF FUTURA RAPPORT 557/2014. Giskås skyte- og øvingsfelt. FUTURA ved Remi Johansen

Minoritetsrådgivere ved utvalgte ungdomsskoler og videregående skoler (MR)

Transkript:

MMT205 Lydproduksjon t.no ww.hin ww Forelesning 2 Lyd og bølger fortsatt MMT205 - F2 1

F2 - Agenda Lyd fysiske karakteristika parametre Spekter og overharmoniske Tidsenvelope / tidsforløp MMT205 - F2 2

Overtoner og spekter Naturlige lyder er sjelden enkle sinusbølger. De fleste lyder vi lager og hører, kan sees på som en sum av mange sinusbølger med ulike frekvenser og amplituder. Kaller bølgene grunntone og overtoner Resultatet blir en ny bølge med et mer kaotisk innhold av topper og bunner: MMT205 - F2 3

Eksempel Dersom tilleggstonene (utenom grunntonen) har dobbel, 3 ggr, 4 ggr, osv. frekvens av grunntonen kalles de harmoniske overtoner. Sammen kaller vi dette for lydens spekter. Grunntone 440 Hz 2.harmoniske 880 Hz 3.harmoniske 1320 Hz MMT205 - F2 4

Spekter fortsatt Vi finner det samme hos lys: Sollys (som vi oppfatter som hvitt/gult) egentlig består av alle regnbuens farger. Med et spesialverktøy (prisme) kan vi skille dem: MMT205 - F2 5

Overtoner og spekter fortsatt Det finnes også verktøy for å skille ut fargene eller frekvensene en lydbølge er satt sammen av: Matematikk: Fourier-transformasjon Måleinstrumenter: Spektrumsanalysatorer etc. Programvare (f.eks. ProTools) Ørene våre! Ørene våre er veldig gode til å merke seg fargeinnholdet i lyder. Det er slik vi er i stand til å skille ulike stemmer, instrumenter etc. fra hverandre!!! MMT205 - F2 6

Overtoner og spekter Eksempel: Vi legger sammen fem sinusbølger; 1. Frekvens = 1 khz, amplitude = 10 2. f = 2 khz, A = 8 3. f = 3 khz, A = 6 4. f = 4 khz, A = 5 5. f = 5 khz, A = 4,5 Grafisk framstilt: En slik figur kalles frekvensspekteret til lyden. Harmoniske A Grunntone overtoner 440 880 1320 1760 f [khz] MMT205 - F2 7

Periodiske og ikke-periodiske lyder Lyder hvor vi ikke hører har en bestemt tone er ikke-periodiske: Hos disse er spekteret sammenhengende, og det er ingen klar orden i de harmoniske. (Jfr. mp3) Trykk [Pa] Amplityde, A Tid [s] 100 1000 5000 Frekvens [Hz] Bølgeform i tid Ikke-periodisk bølge med frekvensspekter Frekvensspekter MMT205 - F2 8

Eksempel på ikke-periodisk lyd: Hvit støy: Inneholder alle frekvenser Høres ut som sus, gammeldags TV-lyd Amplityde, A Hvit støy (frekvensspekteret) 100 1000 5000 Frekvens [Hz] MMT205 - F2 9

Lyder med tone Lyder med en hørbar pitch, er periodiske, dvs. har et mønster som gjentar seg. Hovedmønsteret bestemmer grunntonen Overtonene er harmoniske, dvs kommer med faste mellomrom, nærmere bestemt lik grunntonefrekvensen. De fleste lyder i musikk-sammenheng er grunnleggende periodiske, men med innslag av ikke- harmoniske frekvenser innimellom. i MMT205 - F2 10

Eksempel på periodisk lyd Perioden? Frekvens? Spekter? Trykk [Pa] T = 0,001s 1 2 3 4 Tid [ms] En periodisk bølgeform MMT205 - F2 11

Flere spektre Fiolin, tonene E og G (enstrøkne) MMT205 - F2 12

Spektre fortsatt MMT205 - F2 13

Grunntoner og instrumenter A C1 A 1 A a a 1 a 2 a 3 a 4 0 C c c 1 c 2 c 3 c 4 c 5 27.5 65.4 110 261.6 440 880 1760 3520 4186 Hz Vokal Messing Treblås Bass Tenor Alt Sopran Tuba Trombone Horn Trompet Fagott Klarinett Tenorsaksofon Obo Fløyte Strykere Andre Kontrabass Cello Bratsj Fiolin Gitar Bassgitar Pipeorgel Synthesizer Basstromme Symbaler Grunntonebeliggenhet hos noen vanlige instrumenter og stemmer MMT205 - F2 14

R Tidsforløp envelope Akustisk envelope : Tidsforløpet av amplitude og spekter. Måten en lydbølge starter, vedvarer og slutter kan variere mye. Amplityde/volum Decay Attack Sustain Release Tid [s] ADSR - kurve MMT205 - F2 15

Lydeksempler spekter vs timbre Klokke Gitar MMT205 - F2 16

Hva er desibel? I dagligtale: Mål på lydstyrke Opprinnelse: Etter Alexander Graham Bell (far til telefonen ) desibel en tiendedels Bel. Angir egentlig g forholdet mellom to effektstørrelser. Hensikt med bruken: Forholdstall ofte mer interessante enn eksakte tall Gjør store tall mindre (forenkling) Passer til ørets karakteristika MMT205 - F2 17

Matematikk og desibel Matematisk definisjon: Eksempler på forholdstall: 1 Watt Forsterker 100 Watt Forsterkning 0,1 Watt Forsterker 10 Watt Forsterkning 0,05 Watt Forsterker 5 Watt Forsterkning MMT205 - F2 18

Store tall blir mindre Noen eksempler på forholdstall og tilhørende desibeltall: Tall 1 Tall 2 Forhold Desibel 1 2 1:2 3dB 1 4 1 : 4 6 db 0,001 0,01 1 : 10 10 db 0,000001 0,0001 1 : 100 20 db 0,001 1 1 : 1000 30 db 1 1000 1 : 1000 30 db 0,001 1000 1 : 1000000 60 db MMT205 - F2 19

Reduksjon gir minus Dersom noe blir mindre, f.eks. fra 10 til 5 får vi minusfortegn foran desibeltallet: 10 5 10 : 5 Halvering -3 db 10 1 10 : 1 10-deling -10 db 10 0,1 10 : 0,1 100-deling -20 db MMT205 - F2 20

Foreløpig oppsummering Desibel angir ofte hvor mye noe øker eller minker. Il lyd-teknologi-sammenhenger dt l øker/minker k ting ofte med STORE tall. Dette blir mer praktisk med db. Forsterkning (dvs. økning): Positiv db, f.eks. 100 db. Demping (dvs. reduksjon): Negativ db, f.eks. 3dB MMT205 - F2 21

Desibel som eksakt mål Dersom vi er enige om en fast referanse, kan db være et absolutt mål på noe. Eks 1: Referanse: P 0 = 1 mw Da er 20 dbm 20 desibel sterkere enn 1 mw, dvs. 100 mw. Dette brukes ofte i lydutstyr som forsterkere, miksere etc. Viktig å skrive dbm, slik at vi vet hva som er referansen. Eks 2: Referanse: Lydtrykk, p 0 = 2 mikropascal (0,000002) Da er 20 db SPL 20 desibel sterkere enn 2 mikropascal. Dette er den vanlige desibelbruken om lydstyrke! (SPL = Sound Pressure Level, dvs. lydtrykksnivå) MMT205 - F2 22

Lydtrykksnivå i db SPL Situasjon db SPL 0,45 Colt pistol, ca 8 meter unna 140 Smerteterskel 125 Studiomonitorer 110 Høy, akustisk klassisk musikk 95 Tung gatetrafikk, 2 meter unna 90 Inne i flykabin i marsjfart 80 Vanlig samtale, 1 meters avstand 60 Vanlig forstadsleilighet i by, kveldstid 50 Lav hvisking, 1 meters avstand 25 Fallende bjørkeløv 15 Ekkofritt rom 10 Høreterskel (lite barn) 0 MMT205 - F2 23

Oppsummering om desibel (foreløpig) dbm er gjeldende enhet på det meste av lydutstyr, dvs. viktig! Dersom en øker signalet med 1 dbm på mikseren, øker det også med 1 db SPL ut av høytalerne. En 1 dbm økning er knapt hørbart for de fleste ører. En 3 dbm signaløkning betyr å doble signalstyrken, men oppfattes på langt nær som en dobling av lydstyrken! En -3 dbm demping halverer signalstyrken(, men høres ikke slik ut). En økning av lydstyrken på +10dB oppleves som dobling av lydstyrken (subjektivt!), I en kjede med flere ledd (forsterkere, effektbokser k etc) kan en summere db-tallene for hvert ledd og slik få den totale signalpåvirkningen av kjeden. MMT205 - F2 24

Hørsel (del I) De viktigste egenskaper ved vår hørsel: Hørestyrke (loudness) Tonehøyde (pitch) Klangfarge (timbre) Lokalisering (localization) Det finnes også flere egenskaper/mekanismer ved hørselen, men disse er de mest sentrale. Disse størrelsene er alle opplevde, subjektive størrelser. Akustikk og musikkteknologi - F2 25

Øret Viktige deler i øret: Ørebrusken (pinna) Ørekanalen Trommehinna Hammeren, ambolten og stigbøylen (småbein) Sneglehuset (Cochlea) Akustikk og musikkteknologi - F2 26

Ørets funksjon veldig forenklet Trommehinna settes i bevegelse av trykkforandingene i lufta. Trommehinna setter tre små bein i bevegelse: Hammeren, ambolten og stigbøylen. Disse forsterker vibrasjonene i trommehinna. Stigbøylen trykker mot ny hinne i det ovale vindu, og vi setter veske i bevegelse. Veska går inn i sneglehuset (cochlea), hvor små hårceller påvirkes til å sende elektriske signaler til hjernen via hørselsnerven. Hvis vi ruller ut sneglehuset blir det ca slik: De ytterste t hårene fanger de høyeste frekvensene og v.v. Akustikk og musikkteknologi - F2 27

Fakta om hørsel Øret kan fange opp trykkendringer fra 2 μpa til 20 Pa. (1 atm trykk, dvs. det vanlige lufttrykket rundt oss er 101325 Pa.) Tilsvarende: 0 db SPL 140 db SPL Frekvensområde: 20 Hz 20000 Hz (men ulineært) Sterke lyder gir harmonisk forvrengning: Eks: 1kHz tone vil oppfattes til å være 1kHz, pluss 2kHz, 3 khz osv. Ulike frekvenser oppfattes som å ha ulik hørestyrke. 1 khz regnes som referanse Basslyder og diskantlyder oppleves subjektivt som svakere. Akustikk og musikkteknologi - F2 28

Persepsjon vs. fysiske størrelser (del I) Hvordan henger vår oppfattelse av lyd sammen med fysiske egenskaper ved lyden? Persepsjon Fysiske egenskaper Tonehøyde, pitch Grunntonefrekvens Klangfarge, timbre Overtoneinnhold/spekter (++) Hørestyrke, loudness Amplitude Andre oppfattede egenskaper ved lyd som vi berører litt senere: Svevetoner (beats), kombinasjonstoner, maskering. Lokalisering, dybde, oppfattelse av romlighet etc. Akustikk og musikkteknologi - F2 29

Tonehøyde (pitch) Den opplevde tonehøyde (pitch) bestemmes primært av ørets oppfattelse av periodisitet i lyden. Øret/hjernen kan også lage virtuell grunntone ut fra differansen mellom overtonene. Vi skiller ikke bedre enn mellom 3.6 Hz ved lave frekvenser og ikke bedre enn 0.7% ved høyere frekvenser. Ved stemming av instrumenter t bruker vi svevetoner for å oppnå bedre nøyaktighet (0.1 %). Stor endring i styrken gir endring i oppfattet pitch (eks): 100Hz tone: 40 til 100 dbspl oppleves som senket med 10% 500Hz tone: 40 til 100 dbspl oppleves som senket med 2 % Akustikk og musikkteknologi - F2 30

Hørestyrke/loudness Hørestyrken er en subjektiv størrelse og meget frekvensavhengig: Akustikk og musikkteknologi - F2 31

Likelydskurven - forklaring Kurven leses slik: Sinustoner på 1000 Hz oppfattes med samme antall phon som angitt db-nivå midt i kurven. Ved å følge passende kurve til høyre eller venstre ser vi hvor mye høyere (eller lavere) en annen frekvens må være for at den skal oppfattes like sterk som 1kHz-tonen. Eks: En tone på 100 Hz må ha et lydstyrkenivå på 60 dbspl for å høres like sterk ut som en tone på 1000 Hz med styrke 50 dbspl, dvs 10 db forskjell. Akustikk og musikkteknologi - F2 32

Hørestyrke (II) Ved å studere likelydskurvene kan en finne flere viktige opplysninger: Ved høye lydstyrker (f.eks. 110 db SPL ) må dype basstoner (< 100 Hz og lyse diskantlyder (>8 khz) heves noe for å lyde like sterkt som en 1 khz-tone. Toner rundt 3 5 khz vil høres mye sterkere ut enn øvrige frekvenser. Ved lave lydstyrker (f.eks. 50 db SPL ) må bass og diskant heves mye (+ 30 db eller mer) for å høres like sterke som en 1kHz-tone. (Derav loudness-knappen på mange stereoanlegg.) Optimalt lyttenivå (f.eks. i studiomonitorer) for riktig frekvensbalanse er ca 85 db SPL. Akustikk og musikkteknologi - F2 33

Klangfarge (timbre) Bestemmes av overtoneinnholdet. Svært viktig i forståelse av tale (formanter) Viktig i musikk for å skille instrumenter fra hverandre, gjenkjenning. Tidsvariasjon i overtoneinnholdet gir ytterligere særpreg hos den enkelte lyd. Akustikk og musikkteknologi - F2 34

Svevning og kombinasjonstoner Svevning (beats) oppstår når to toner med nesten samme frekvens spilles samtidig med ca samme amplitude. Oppleves som vibrerende/svevende fenomen i tillegg til tonene. Brukes til stemming av instrumenter. Eksempler: 440 Hz 440 Hz 440 Hz 441 Hz 440 Hz 445 Hz 440 Hz 450 Hz Kombinasjonstoner kan oppstå som sum/differanse av toner med mer enn 50 Hz forskjell i frekvens. Eks: En 2000 Hz- og en 2500Hz-tone kan skape opplevelse av en 500 Hz-tone i tillegg. (Altså f 1 + f 2 eller f 1 f 2 ) 2 khz 25 2.5 khz 2 khz + 2.5 khz Akustikk og musikkteknologi - F2 35

Maskering Maskering: Toner nært hverandre i frekvens kan føre til at vi ikke hører den ene av dem. Viktig ved miksing av mange (og like) instrumenter. Eks: En 4 khz-tone vil kunne maskere en 3.5 khz-tone, men vil ikke maskere en svak 1 khztone. Sterke overtoner i en lyd kan også maskere andre lyder. Viktig i en stor miks av mange instrumenter: Bruk evt. equaliser til å dempe maskerende frekvenser for å slippe fram andre instrumenter. Utnyttes i mp3-komprimering. Finnes mye nøyaktikg dokumentasjon på dette. To eksempler: 1 khz 1 og 4 khz 3.5 khz 3.5 og 4 khz 3.5k-tonen maskeres (delvis) av 4 k-tonen Akustikk og musikkteknologi - F2 36