Mp3 – Subjectieve perceptie van geluid: timbre

Toon is een begrip waar we in ons dagelijks leven vaak mee in aanraking komen, en het mag zelfs gezegd worden dat het een essentieel begrip is.

In natuurkundeboeken op de middelbare school worden timbre, samen met toonhoogte en volume, beschouwd als de drie basiskenmerken van geluid. Hoewel we vaak met het woord deurbel te maken hebben, en deurbel in veel opzichten meer volwassen toepassingen kent, is deurbel eigenlijk een heel vaag begrip. Welk natuurkundig fenomeen bepaalt het timbre? Waarom kunnen we alleen vage woorden als licht en schaduw, dikte en warmte gebruiken om het timbre te beschrijven?

Toonhoogte en volume worden goed begrepen en komen overeen met fysieke verschijnselen: toonhoogte komt overeen met de trillingsfrequentie van een object en volume komt overeen met de trillingsamplitude van het object. We hebben echter geen fysiek fenomeen kunnen vinden dat overeenkomt met het timbre. Er zijn ook geen precieze woorden om het timbre in onze taal te beschrijven.

We kunnen geweldige muziek maken door de combinatie van toonhoogte, duur en volume nauwkeurig te regelen. Dus kunnen we het timbre beheersen zoals we toonhoogte en duur beheersen?

Wat is pitch precies? Welke fysieke processen zijn betrokken bij het timbre?

Dit is iets dat veel mensen de afgelopen paar honderd jaar hebben onderzocht en onderzocht. Maar tot op de dag van vandaag is er nog steeds geen perfect antwoord.

In dit artikel heb ik enkele onderzoeksresultaten van mijn voorgangers geclassificeerd en enkele van mijn eigen gedachten gepresenteerd. Ik hoop dat het iedereen een systematisch begrip van timbre kan geven, en ik hoop diegenen te inspireren die in de toekomst geïnteresseerd zijn in het bestuderen van timbre.

Dit artikel begint met de definitie van timbre, bespreekt wat timbre is, de subjectieve perceptie van timbre, de belangrijkste factoren die van invloed zijn op timbre, de beschrijving van timbre in taal, de toepassing van timbre in muziek en persoonlijke perspectieven voor timbre. . Dit artikel stelt ook een geluidsclassificatiemodel voor het timbre voor. Tegelijkertijd zijn er enkele vermoedens die ik niet in het artikel heb kunnen bestuderen. Ik zal ze in de toekomst bekijken.

De definitie van geluid
Er zijn veel definities van klankkleur.

Het woord timbre komt van het Franse 　　. In oud Frans verwees het naar de geluiden die door verschillende muziekinstrumenten worden geproduceerd.

In zijn muziekboek ‘Fundamentals of Music Theory’ merkte Li Chongguang op dat ‘timbres verschillend zijn vanwege de aard, vorm en het aantal harmonischen van het klinkende lichaam’.

De American Standards Association (ASA) definieert rinkelen vanuit het tegenovergestelde perspectief. Het definieert niet wat timbre is, maar wat timbre het niet is: “timbre is elk ander verschil tussen geluiden met dezelfde luidheid, toonhoogte en duur.”

Alle bovenstaande definities vertellen ons welke toon het is. Maar geen van deze definities is zo duidelijk verbonden met de overeenkomstige natuurkundige wetten als andere natuurkundige eigenschappen.

Zoals toonhoogte en trillingsfrequentie, zoals snelheid en tijd en verplaatsing, zoals kleur en golflengte.

Waarom kan het woord timbre niet duidelijk overeenkomen met een bepaald fysiek fenomeen? Ik denk dat dit komt door de complexiteit van het timbre.

Hoe werkt het normaliseren van een mp3?

De normalisatie van de luidheid van een mp3 is gebaseerd op perceptie.

Het menselijk oor heeft zijn eigenaardigheden en de studie hiervan heeft de ontwikkeling mogelijk gemaakt van het normalisatie-algoritme voor mp3-bestanden.

Aanvankelijk was het alleen nodig om de ruimte die een audiobestand in beslag nam te verkleinen, met behoud van hoge kwaliteit.

We moeten niet vergeten dat het in de beginjaren van internet erg traag was en dat harde schijven heel weinig capaciteit hadden. Wat het onmogelijk maakte om een ​​wav-bestand te downloaden (deze optie wordt vandaag de dag nog steeds niet gebruikt), dat is degene met de “originele” kwaliteit omdat de wav veel ruimte in beslag neemt.

Het normalisatie-algoritme van een mp3 was dus gebaseerd op het kunnen begrijpen hoe het menselijk oor werkt om informatie te kunnen weggooien zonder in te boeten aan kwaliteit, gebaseerd op de manier waarop we muziek waarnemen en dus het mp3-bestand, dat veel minder ruimte inneemt (een tiende van het origineel) klinkt bijna hetzelfde als het origineel.

Maar… welke informatie kan worden weggegooid zonder dat het menselijk oor het merkt? Hoe wordt bereikt dat zelfs het weggooien van informatie, een mp3 bijna hetzelfde klinkt als het origineel?

Het eerste is om alle geluiden weg te gooien die niet door het menselijk oor worden waargenomen, maar die toch aanwezig zijn in het originele muziekwav-bestand. Omdat het menselijk oor alleen geluiden in een reeks frequenties kan waarnemen, zal een lagere frequentie niet worden gehoord en een hogere frequentie ook niet. Het is dus veilig om stiltes uit te sluiten, en ook om lage en hoge frequenties uit te sluiten die buiten ons waarnemingsvermogen liggen.

Maar er zijn nog andere verschijnselen in de menselijke haat, zoals het zogenaamde maskeren. Het komt voor dat als we naar een frequentie op hoog volume luisteren en we onmiddellijk daarna (of zelfs tegelijkertijd) naar een ander instrument of geluid met een vergelijkbare frequentie luisteren, ons oor dit tweede geluid niet zal waarnemen… Dan is het ook mogelijk om deze geluiden te verwijderen die eerst worden gemaskeerd. Vrijwel alle frequentieredundantie kan worden weggegooid zonder dat het menselijk oor het kan waarnemen.

Dus als we een wav-bestand nemen en alle frequenties die buiten ons gehoorbereik liggen en ook de maskering verwijderen, hebben we de nieuwe audio aanzienlijk kunnen verminderen. Als we ook een compressie toevoegen (zoals die wordt gebruikt voor een .zip-bestand), zullen we een reductie hebben die zo groot is dat het nieuwe bestand een tiende van het origineel zal wegen.

Hierdoor is het nieuwe bestand veel beter beheersbaar dan het origineel en neemt het veel minder ruimte in beslag op de harde schijf, wat in die jaren van cruciaal belang was.

Deze methode die we in het algemeen uitleggen, was de methode die twee decennia geleden of meer werd gebruikt. Tegenwoordig gebruikt Mp4Gain veel modernere en complexere methoden, die meer verrassende resultaten opleveren.

Bovendien kan Mp4Gain niet alleen mp3-bestanden normaliseren, maar alle populaire audioformaten en kan het ook video’s normaliseren. En dit is gebaseerd op modernere, efficiëntere en state-of-the-art algoritmen, wat een veel beter resultaat geeft.

Over het algemeen hebben we een niet-technische uitleg gegeven over hoe audiobestanden werden gecomprimeerd om een ​​mp3 te maken.

We raden je aan om Mp4Gain te downloaden en de kwaliteit ervan zelf te controleren. Jullie gaan het geweldig vinden.