รายวิชา 739344 เทคโนโลยีมัลติมีเดีย

1. รายวิชา 739344 เทคโนโลยีมัลติมีเดีย บทที่ 3: เสียง(Sound) ผู้สอน : อ.ปัญญาพร ปรางจโรจน์

2. เรื่องทั่วไปเกี่ยวกับเสียงเรื่องทั่วไปเกี่ยวกับเสียง • คลื่นเสียงจะเปลี่ยนไปความถี่ (Frequency) ของการสั่นสะเทือนตามระยะเวลา • การวัดระดับของคลื่นเสียง • เดซิเบล (Decibel) เป็นหน่วยวัดความดังของเสียง • เฮิรตซ์ (Hertz : Hz) เป็นหน่วยวัดความถี่ของเสียง • แบ่งออกเป็น 2 ชนิด • เสียงแบบ MIDI • เสียงแบบดิจิตอล

3. MIDI : Musical Instrument Digital Interface • คือ ข้อมูลแสดงลักษณะเสียงแทนเครื่องดนตรีชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นมาตรฐานในการสื่อสารด้านเสียงที่ได้รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี ค.ศ.1980 สำหรับใช้กับเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ เช่น สร้างเสียงตามตัวโน้ต เสมือนการเล่นของเครื่องเล่นดนตรีนั้นๆ • ข้อดี ไฟล์ข้อมูลมีขนาดเล็ก การสร้างข้อมูล MIDI ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องดนตรีจริงๆ ใช้หน่วยความจำน้อย ทำให้ประหยัดพื้นที่บนฮาร์ดดิสก์ เหมาะสำหรับใช้งานบนระบบเครือข่าย และง่ายต่อการแก้ไขและปรับปรุง • ข้อเสีย แสดงผลเฉพาะดนตรีบรรเลงและเสียงที่เกิดจากโน้ตดนตรีเท่านั้น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เสียงมีราคาค่อนข้างสูง ** ยังเป็นนโยบายของไมโครซอฟต์ในการกำหนดรูปแบบของการสร้างข้อมูลเสียงแบบ MIDI เพื่อให้เป็นมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์เล่นเกม (Play Back)

4. อุปกรณ์สร้างเสียง MIDI การปรับแต่งเสียงมิดิ ให้มีความไพเราะยิ่งขึ้น

5. เสียงแบบดิจิตอล (Digital Audio) • คือ สัญญาณเสียงที่ส่งมาจากไมโครโฟน หรือจากแหล่งกำเนิดเสียงต่างๆ ทั้งจากธรรมชาติ และที่สร้างขึ้น แล้วนำข้อมูลที่ได้แปลงเป็นสัญญาณดิจิตอล • ข้อมูลดิจิตอลจะถูกสุ่มให้อยู่ในรูปแบบของบิต และไบต์ โดยเรียกอัตราการสุ่มข้อมูลที่ได้มา เรียกว่า “Sampling Rate” และจำนวนของข้อมูลที่ได้เรียกว่า “Sampling Size” • เสียงแบบดิจิตอลจะมีขนาดของข้อมูลใหญ่ ทำให้ต้องใช้หน่วยความจำและทรัพยากรบนหน่วยประมวลผลกลางมากกว่า MIDI • ช่วงความถี่ 44.1 KHz, 22.05 KHz และ 11.025 KHz ซึ่งมี Sampling Size เป็น 8 บิต และ 16 บิต โดยที่ Sampling Rate และ Sampling Size ที่สูงกว่าจะให้คุณภาพของเสียงที่ดีกว่า และจะต้องมีเนื้อที่บนฮาร์ดดิสก์สำหรับรองรับอย่างเหมาะสม

6. ตารางที่ 1 แสดงคุณสมบัติที่เหมาะสมของสัญญาณเสียงแบบดิจิตอลใน 1 วินาที

7. การประมวลผลไฟล์เสียง การประมวลผลไฟล์เสียง 1. การบันทึกเสียง เป็นการนำเสียงมาจัดเก็บลงในหน่วยความจำเพื่อนำไปใช้งาน เสียงที่ทำงานผ่านคอมพิวเตอร์เป็นสัญญาณดิจิตอลมี 2 รูปแบบ คือ • Synthesize Sound เป็นเสียงที่เกิดจากตัววิเคราะห์เสียง ที่เรียกว่า MIDI โดยเมื่อตัวโน้ตทำงาน คำสั่ง MIDI จะถูกส่งไปยัง Synthesize Chip เพื่อทำการแยกเสียงว่าเป็นเสียงดนตรีชนิดใด • Sound Data เป็นเสียงที่ได้จากการแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล โดยจะมีการบันทึกตัวอย่างคลื่น (Sample) ให้อยู่ที่ใดที่หนึ่งในช่วงของเสียงนั้นๆ *** สิ่งสำคัญก่อนบันทึกเสียงคือ จะต้องทำการเลือก Sampling Rate และ Sampling Size เพื่อให้ได้เสียงที่ต้องการและใกล้เคียงกับเสียงจริง

8. การประมวลผลไฟล์เสียง(ต่อ) การประมวลผลไฟล์เสียง(ต่อ) 2. การแก้ไขและการเพิ่มเทคนิคพิเศษ • การแก้ไขไฟล์เสียงคือ การตัดต่อ และการปรับแต่งเสียง โดยสิ่งที่สำคัญในการแก้ไขเสียงคือ การจัดสรรเวลาของการแสดงผลให้สัมพันธ์กับองค์ประกอบต่างๆ ที่ใช้งานร่วมกับเสียง • ในปัจจุบันได้มีผู้ผลิตซอฟต์แวร์ที่ใช้สำหรับการแก้ไข ปรับแต่งหรือเพิ่มเทคนิคพิเศษให้กับมัลติมีเดียให้มีความสมบูรณ์ เช่น • โปรแกรม Audio Edit สำหรับใช้แก้ไขและการเพิ่มเทคนิคพิเศษให้กับเสียงที่ได้ทำการบันทึกเพื่อสร้างความต่อเนื่องของเสียง นอกจากนี้ยังสร้างความน่าสนใจให้กับเสียงที่ได้ทำการบันทึก เช่น เสียงสะท้อน (Reverb Effect) เสียงก้อง (Echo) และปรับระดับความดังเบาของเสียง (Fade In/Out) เป็นต้น

9. การจัดเก็บแฟ้มข้อมูลเสียงแบบดิจิตอลการจัดเก็บแฟ้มข้อมูลเสียงแบบดิจิตอล • หลักสำคัญในการจัดเก็บแฟ้มข้อมูลเสียงแบบดิจิตอล คือ • จะต้องเตรียม RAM และทรัพยากรบนฮาร์ดดิสก์รองรับให้เหมาะสมกับคุณภาพของเสียงที่ต้องการ • ปรับระดับของการบันทึกเสียงให้ตรงกับคุณภาพที่ต้องการและมีมาตรฐานการป้องกันเสียงรบกวนที่ดี

10. ขนาดของแฟ้มข้อมูลกับคุณภาพขนาดของแฟ้มข้อมูลกับคุณภาพ • การบันทึกเสียงแบบสเตริโอ (Stereo Recording) • การบันทึกเสียงแบบโมโน (Mono Recording)

11. ขนาดของแฟ้มข้อมูลกับคุณภาพ(ต่อ)ขนาดของแฟ้มข้อมูลกับคุณภาพ(ต่อ) • เช่น ทำการบันทึกเสียงแบบโมโนนาน 10 วินาที ที่ Sampling Rate 22.05 KHz, Sampling Size 8 บิต จะคำนวณได้ดังนี้ • 22,050X10X8/8 X1=220,500 Byte • หรือทำการบันทึกเสียงแบบสเตริโอนาน 10 วินาที ที่ Sampling Rate 44.1 KHz, Sampling Size 16 บิต จะคำนวณได้ดังนี้ • …………………………………………….. • หรือทำการบันทึกเสียงแบบโมโนนาน 40 วินาที ที่ Sampling Rate 11 KHz, Sampling Size 8 บิต จะได้ขนาดของแฟ้มข้อมูล = ? • ……………………………………………..

12. การปรับระดับในการบันทึกเสียง การปรับระดับในการบันทึกเสียง • ซอฟต์แวร์ที่เหมาะสำหรับการบันทึกและแก้ไขเสียงแบบดิจิตอล จะต้องมีมาตรวัดระดับเสียงสำหรับควบคุมความดังของเสียง เรียกว่า “ดิจิตอลมิเตอร์” (Digital Meter) • การบันทึกเสียงพร้อมกับควบคุมไม่ให้เกินระดับเสียงที่กำหนดด้วยดิจิตอลมิเตอร์จะเป็นวิธีการป้องกันความผิดพลาดวิธีหนึ่ง • ดิจิตอลมิเตอร์จะมีขีดกำหนดบอกความดังสูงสุดที่จะสามารถบันทึกได้ ในการบันทึกจึงไม่ควรให้ความดังของเสียงเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้บนดิจิตอลมิเตอร์ และจะต้องควบคุมความดังของเสียงให้อยู่ในระดับที่ต่ำกว่าขีดจำกัดที่กำหนดเสมอ • ระดับความดังที่เหมาะสมจะอยู่ระหว่างค่า -10 ถึง -3

13. การใช้คอมพิวเตอร์ร่วมกับการสร้างสัญญาณเสียงการใช้คอมพิวเตอร์ร่วมกับการสร้างสัญญาณเสียง

14. การบีบอัดไฟล์เสียง • MPEG-1 : เป็นเทคโนโลยีการบีบอัดข้อมูลเสียง รูปแบบที่นิยมนำมาใช้คือ MP3, (MPEG 1 Audio Layer 3) • โดยจะมีอัตราในการบีบอัดข้อมูลประมาณ 10 : 1 • ข้อเสียตรงที่มีคุณภาพในการแสดงผลอาจไม่ดีมากนัก แต่สำหรับผู้ใช้ที่ไม่ต้องการฟังเพลงที่มีคุณภาพสูงมากนัก MP3 ก็คือ เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สะดวกในการบีบอัดและจัดเก็บ • ปัจจุบันซอฟต์แวร์สำหรับใช้เล่นไฟล์ Mp3 มีมากมาย เช่นWinAmp, Windows Media Player, Music Match Jukebox และ Yamaha Softsynthesizer S-YXG70 เป็นต้น

15. การบีบอัดไฟล์เสียง (ต่อ) • MACE : เป็นเทคโนโลยีที่มีจุดเด่นคือ สามารถบีบอัดและขยายข้อมูลให้มีขนาดเท่าเดิม • ใช้ได้เฉพาะข้อมูลเพียง 8 บิต • อัตราการบีบอัดประมาณ 3 : 1 และ 6 : 1 • ทำงานได้เฉพาะกับแมคอินทอชเท่านั้น • µ-Law, Α-Law : เป็นมาตรฐานที่กำหนดโดย CCITT • สามารถบีบอัดข้อมูลเสียง 16 บิต ได้ในอัตราการบีบอัดประมาณ 2 : 1 เท่า • ADPCM-Adaptive Differential Pulse Code Modulation : • เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ซึ่งสามารถบีบอัดข้อมูลที่มีการบันทึกแบบ 8 บิต หรือ 16 บิต โดยมีอัตราการบีบอัดประมาณ 4 : 1 หรือ 2: 1

16. รูปแบบของแฟ้มข้อมูลเสียงรูปแบบของแฟ้มข้อมูลเสียง • ไฟล์เสียงประเภท .wav ถูกสร้างโดยบริษัท Microsoft และ IBM เป็นไฟล์ที่สนับสนุนการใช้งานบนเครื่องพีซีมากกว่าบนเครื่องแมคอินทอช และมีการใช้งานอยู่ค่อนข้างมากในระบบเครือข่าย • รูปแบบ CD-1 (Compact Disc-Interactive) ได้รับการพัฒนาตามมาตรฐาน Red Book โดยบริษัทฟิลิปส์ซึ่งใช้วิธีการแปลงสัญญาณ ADPCM ทำให้สามารถบันทึกเสียงแบบสเตริโอได้อย่างถูกต้อง นานถึงสองชั่วโมงหรือบันทึกเสียงแบบโมโนได้นานถึง 20 ชั่วโมงภายในแผ่น CD เพียงแผ่นเดียว • รูปแบบแฟ้มข้อมูล MIDI สามารถใช้ได้ทั้งสองระบบพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้งานกับเครื่องคอมพิวเตอร์ PC ทุกชนิด โดยที่ระบบของแมคอินทอชจะต้องมีอุปกรณ์นำเข้าและแสดงผล Midi เพื่อช่วยในการทำงานด้วย

17. รูปแบบของแฟ้มข้อมูลเสียง (ต่อ) • รูปแบบไฟล์ MPEG เป็นไฟล์เสียงที่พัฒนามาจากมาตรฐานภาพเคลื่อนไหว MPEG (Motion Picture Experts Group) ไฟล์ประเภทนี้ • มีการบีบอัดข้อมูลสามระดับ ซึ่งทำให้ไฟล์มีคุณภาพเสียงที่ดีขึ้น เมื่อนำมาเล่นในขณะที่ยังรักษาขนาดไฟล์ให้เล็กลง • แฟ้มข้อมูลเสียง (.AU) เช่นกัน เป็นรูปแบบเสียงที่เลียนแบบโทรศัพท์ (International Telephone Format) • ใช้ในการส่งข้อความผ่านระบบเครือข่ายที่เรียกว่า “Talkradio” ซึ่ง • เป็นสัญญาณเสียงแบบโมโนที่มี Sampling Rate 8 KHz และ Sampling Size 8 บิตเท่านั้น

18. ตาราง แสดงรูปแบบของแฟ้มข้อมูลเสียงดิจิตอลที่นิยม

19. มาตรฐาน Red Book • การเข้ารหัสเสียงดิจิตอลแบบสเตริโอแล้วบันทึกลงบน CD เพลงทั่วไปให้มีคุณภาพสูงนั้นจะต้องได้มาตรฐาน ISO 10149 หรือที่เรียกว่ามาตรฐาน “Red Book” มาตรฐานนี้ได้กำหนด Sampling Rate ให้มีมาตรฐานที่ 44.1 KHz และ Sampling Size มีมาตรฐานที่ 16 บิต โดยใช้มาตรฐานเสียงแบบนี้มาจนถึงปัจจุบัน และได้มีการพัฒนาการ์ดเสียงร่วมกับซอฟต์แวร์ให้สามารถบันทึกและเล่นเสียงระดับนี้ได้ • การคำนวณหาขนาดของพื้นที่ที่ต้องใช้ในการบันทึกข้อมูลเสียงแบบสเตริโอ จะใช้วิธีการดังนี้ (Sampling Rate X Sampling Size)/8 = ขนาดพื้นที่เป็น Bps (Bytes Per Second)

20. ซอฟต์แวร์สำหรับเทคโนโลยีเสียงซอฟต์แวร์สำหรับเทคโนโลยีเสียง

21. ซอฟต์แวร์สำหรับเทคโนโลยีเสียง (ต่อ)

22. การรวมเสียงเข้ากับงานด้านมัลติมีเดียการรวมเสียงเข้ากับงานด้านมัลติมีเดีย • การจะใช้มัลติมีเดีย ต้องมั่นใจว่าเมื่อใส่เสียงประกอบไปกับมัลติมีเดียจะทำให้มัลติมีเดียที่ออกแบบมีคุณภาพมากขึ้น การพิจารณาขนาดความเหมาะสมในการนำมาใช้งาน ทำได้ตามขั้นตอนต่อไปนี้ • ตัดสินใจว่าจะใช้เสียงชนิดใดกับมัลติมีเดียที่ออกแบบ เช่น เพลง เสียงพิเศษประกอบการนำเสนอและเสียงพูด เป็นต้น ซึ่งต้องกำหนดตำแหน่งหรือเวลาในการแสดงเสียงให้เหมาะสมด้วย • ตัดสินใจว่าจะใช้เสียงแบบ MIDI หรือใช้เสียงแบบดิจิตอลที่ไหนและเมื่อไหร่ • พิจารณาว่าจะสร้างข้อมูลเสียงขึ้นมาเองหรือซื้อสำเร็จรูปมาใช้งาน จึงจะเหมาะสม • นำข้อมูลเสียงมาทำการปรับแต่งให้เหมาะสมกับมัลติมีเดียที่ออกแบบ แล้วนำมารวมเข้ากับมัลติมีเดียที่ทำการผลิต • ทดสอบการทำงานของเสียงให้มั่นใจว่า เสียงที่นำเสนอออกไปมีความสัมพันธ์กับภาพในมัลติมีเดียที่ผลิตขึ้น

23. เสียงบนระบบเครือข่าย • การแสดงผลเสียงบนระบบเครือข่ายสามารถทำได้ 2 วิธี คือ จัดเก็บข้อมูลเสียงจากระบบเครือข่าย (Download) ลงบนเครื่องคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ก่อนแล้วจึงแสดงผล (เช่น บริการ Download เพลง) อีกวิธีหนึ่งคือแสดงผลเสียงในขณะที่กำลังใช้งานบนระบบเครือข่าย (Streaming) • รูปแบบของไฟล์เสียงที่นิยมใช้กันบนระบบเครือข่าย ได้แก่ ไฟล์ AU, WAV, MIDI, MPEG และ MP3

24. แบบฝึกหัดท้ายบท ให้ยกตัวอย่างโปรแกรมเกี่ยวกับเสียงที่ใช้งานบนเครื่องคอมพิวเตอร์มา 1 โปรแกรม พร้อมบอกความสามารถที่โปรแกรมทำได้ (ทำลง Word พร้อมมีภาพประกอบ) • ทำลงไมโครซอฟต์เวิร์ด พิมพ์เลขที่และชื่อตนเองไว้บรรทัดแรก ตั้งชื่อไฟล์ว่า (เลขท้ายรหัส นิสิต 4 ตัว)(ชื่อ) เช่น 1023สมชาย • ส่งอีเมล์แนบไฟล์เวิร์ดไปที่ faasppp@ku.ac.thในหัวเรื่อง “งาน6” • ผู้ใดไม่ทำตามนี้ จะไม่ตรวจให้