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Sound

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by

Soohwan Kim

on 13 April 2014

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Transcript of Sound

From God
진폭, 음색
Sound
사운드
공기 분자의 진동을 나타내는 하나의 파형으로 사람이 소리를 듣는다는 것은 공기의 분자를 진동시킴으로써 그 진동이 귀에 전달되어 소리를 듣게 되는 것

주파수(Frequency)
초당 사운드 파형의 반복횟수를 의미하며 주기와는 역수 값의 관계가 있고, 소리의 높낮이에 관계가 있는 양
단위로는 Hz를 사용하고 초당 진동수를 의미함
주파수가 크면 높은음이 나며 낮으면 저음이 나게 됨


사운드의 개요

진폭(Amplitude)
아래 그림의 사운드 파형에서 기준선에서 최고점까지의 거리를 의미하며 소리의 크기와 관련이 있음
소리의 크기는 데시벨(dB)로 나타내는데 아래의 식과 같이 표현할 수 있음



음색(Tone Color)
고유한 소리의 특징
소리는 각 소리마다 주파수가 있는데 이것을 기본파라 하고, 이 기본파의 정수배에 해당하는 고조파라는 것을 갖는데 이러한 기본파와 고조파가 합성되어 고유한 음색을 갖음

사운드의 개요

사운드의 디지털화
컴퓨터에서 처리하려면 이미지와 마찬가지로 디지털의 형태로 변환해야 함
아날로그 신호가 컴퓨터를 거쳐 사람의 귀에 사운드가 들리는 과정



사람이 내는 소리나 주변의 환경에서 나는 소리는 아날로그 형태인데 그 소리가 마이크를 통해 ADC(Analog-to-Digital Converter)장치를 거쳐 디지털 형태로 변환
그 디지털 데이터가 DAC(Digital-to-Analog Converter) 장치를 거쳐 아날로그 형태로 변형되고 나서 스피커를 통해 사람의 귀에 전달됨

사운드의 디지털화

표본화(Sampling)
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하려고 아날로그 신호에서 표본을 취하는 것
사운드의 표본화율(Sampling Rate)은 1초 동안에 취한 표본의 수를 말하며 단위는 Hz를 사용
아래 그림은 아날로그 파형에서 표본화하는 예를 나타내며, 왼쪽의 그림은 아날로그 신호를 나타내고, 오른쪽 그림은 일정한 간격으로 표본화한 데이터

사운드의 디지털화

양자화(Quantizing)
표본화 과정에서 디지털화된 데이터를 얼마나 자세하게 표현할 것인가 하는 것
이 범위를 얼마나 세밀하게 나누는지가 정밀도와 관련이 있게 되는데 8bit로 양자화하게 되면 사운드를 256단계의 값으로 양자화할 수 있고, 16bit로 양자화하게 되면 65,536단계의 값으로 양자화 할 수 있음
아래 그림은 디지털화된 데이터를 양자화시킨 예
왼쪽 그림은 디지털화된 데이터이고 오른쪽 그림은 왼쪽 그림의 디지털화된 데이터를 빨간 점에 해당하는 대표 값으로 양자화시킨 결과

사운드의 디지털화

PCM(Pulse Coded Modulation)
입력된 값을 2진 코드 그대로 저장하는 방법으로 압축하는 과정을 전혀 거치지 않기 때문에 용량이 큼
잡음과 간섭에 강하고 전송 중 코딩된 신호를 효과적으로 재생할 수 있음
같은 포맷으로 공통된 네트워크에서 다른 디지털 데이터와 합칠 수 있고 TDMA 시스템에서 신호를 빼거나 삽입하기가 쉬우며 특수한 변조법이나 암호화를 적용하기가 쉬움
아래 그림은 양자화된 데이터를 각각 PCM 방식으로 부호화한 것
빨간 선에 해당하는 양이 부호화되는 것

부호화(Coding)

MP3 또는 MPEG Layer3
MPEG1에서 정한 고음질의 오디오 압축기술의 하나로써 음반 CD에 가까운 음질을 유지하면서 CD의 50배로 압축이 가능한 기법
TCP를 바탕으로 인터넷 상에서 AOD와 인터넷 FM 라디오방송 등에 널리 이용되고 있음
MP3를 이용하여 압축된 양질의 많은 음악은 이를 그대로 복제하여 전송할 수 있음

RealAudio
인터넷 상에서 음성을 실시간으로 재생할 수 있는 방식
주문형 오디오(AOD)의 하나로 서버용과 클라이언트용이 있음
저명한 음악가의 연주회 등을 인터넷으로 중계할 수 있음

압축

WAV
윈도우 운영체제에서 사용되는 오디오 포맷의 하나
소리나 음악을 듣거나 녹음하는데 사용하며, 8bit 또는 16bit 모드로 11KHz, 22KHz, 44KHz의 샘플로 기록됨

AU
-Law 방식으로 압축된 사운드 포맷으로 유닉스 환경에서 오래전부터 사용해온 가장 일반적인 포맷
다른 포맷으로 변화하기 위한 크로스 플랫폼 형식

MP2, MP3
압축 효과가 뛰어나며 음질도 우수한 포맷
인터넷 상에서 음악을 압축하는데 매우 많이 사용됨
인터넷 상의 AOD(Audio on Deman)에서 사용하고 있으며 최근 휴대용으로 MP3 형식의 노래를 들을 수 있는 플레이어가 대중화되었음

파일형식

시스템의 구성
일반적인 미디 시스템의 구성은 아래 그림과 같음
샘플러 등의 미디 장치에서 음을 발생시키면 미디 인터페이스 카드를 통해 컴퓨터로 전송됨
그 후 전송된 미디 데이터를 컴퓨터가 시퀀싱 프로그램을 사용하여 편집을 하고, 다시 미디 인터페이스 카드를 통해 신시사이저 등의 미디 장치로 음이 전달되면 미디 장치는 그 음을 스피커로 출력하게 됨

미디(MIDI)

작곡용 프로그램(시퀀서, Sequencer)
악보를 직접 만들고 각각의 Voice에 악기와 채널을 배정시킴
프로그램의 자체 파일로 저장할 수도 있으며, 미디파일로 저장할 수도 있음
작곡용 프로그램 FL Studio

미디 소프트웨어
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