b.audiotehnika - Miomir Mijic

AUDIOTEHNIKA - Tema 1

1

1. UVOD U AUDIOTEHNIKU 1.1 Definicija audiotehnike Audiotehnika je, po svojoj osnovnoj definiciji, inenjerska oblast elektrotehnike koja se bavi snimanjem i reprodukcijom zvuka. U istorijskom smislu audiotehnika je proizila iz elektrotehnike, i danas najveim svojim delom ona jeste elektrotehnika oblast u najirem smislu te rei. Uporedni razvoj tehnologije, sa jedne strane, i zahteva slualaca, odnosno krajnjeg korisnika zvunih informacija, sa druge, uinili su da je audiotehnika vremenom postala veoma iroka multidisciplinarna inenjerska oblast koja je povezala raznorodne tehnike i tehnoloke discipline okupljene oko istih osnovnih ciljeva.

Tako postavljen zadatak audiotehnike podrazumeva sa jedne strane postojanje nekakvog zvunog izvora koji generie zvune informacije, a sa druge prostorno ili vremenski udaljenog sluaoca kome te zvune informacije treba preneti. Ova udaljenosti znai da potencijalni slualac, kome audiotehnika treba da pomogne, moe imati jedan od dva mogua problema ija su reenja u inenjerskoj sferi delovanja. Moe biti fiziki suvie udaljen od izvora, to znai da se zbog delovanja fizikih zakona prostiranja zvunih talasa ne nalazi u uslovima u kojima moe prirodnim putem kvalitetno uti eljeni zvuk. Drugi mogui problem je da slualac eventualno eli da te informacije naknadno primi, to znai da se zahteva arhiviranje, odnosno pravljenje audio snimaka radi odloenog sluanja.

Tako postavljena, audiotehnika je u svojoj osnovi sistemska nauka o prenosu jednog specifinog oblika informacija kodovanih zvukom. Bavljenje zvunim informacijama i njihovim prenosom, to je sutina posredovanja imeu izvora zvuka i sluaoca, bazirano je na teoriji telekomunikacija. Tokovi tehnolokog razvoja uinili su da ona, kao takva, usisa i pojedine segmente iz drugih naunih i tehnolokih oblasti. Tako su u sastav audiotehnike uli i pojedini delovi raznih oblasti savremene tehnologije, kao to su raunarstvo, tehnologija materijala, optika, akustika, itd. Sve to zajedno ini audiotehniku kakva je ona danas. Vremenom su se zadaci audiotehnike, iz njihovog osnovnog domena savladavanja prostorne i vremenske udaljenosti, proirili u jednu sasvim novu oblast koja nije mnogo bliska inenjerstvu. To je umetniko delovanje u kome se koristi zvuk kao sredstvo umetnikog izraavanja, a audio ureaji su postali alat umetnika. Pre svega muzika, ali takoe film i pozorite, stavili su pred audiotehniku zadatak da stvori potrebne alate za ovakvu oblast umetnikog stvaranja. Specifinost audiotehnike kao inenjerske oblasti i kao struke, u poreenju sa drugim tehnikim oblastima, je i u tome to zahtevi koji se u takvim okolnostima postavljaju pred inenjere podrazumevaju poznavanje ne samo tehnikih aspekata rada audio ureaja i audio sistema, ve i nekih umetnikih aspekata njihove primene. Nuno je razumeti potrebe korisnika audio ureaja da bi se


2

pravilno reavali inenjerski zadaci. Moe se rei da ova veza sa umetnou danas ini najznaajniju odliku audiotehnike kao inenjerske struke. Pojam zvune slike

Pri sluanju zvukova u prirodnom ambijentu u kome i nastaju, bez obzira da li je to koncertna sala u kojoj se slua muzika, uma u kojoj se sluaju zvuci prorode, obian stan u kome se slua radio i razgovara sa ukuanima ili neki drugi ambijent u kome postoji zvuno polje, krajnji rezultat percepcije koju ostvaruje slualac je jedan sloen utisak. Koristi se izraz senzacija, koji oznaava sve ono to ini odziv na pobudu nekog ula (dakle, ovde je re o ujnoj senzaciji). U sluaju ula sluha senzacija je sastavljena od mnotva primljenih zvunih informacija. Mehanizam ula sluha slui kao posrednik, a senzacija nastaje u svesti sluaoca i naziva se zvuna slika. Ovakvo mesto zvune slike u procesu sluanja prikazano je ematski na slii 1.1. Audiotehnika ima zadatak da primenom odgovarajuih tehnolokih sredstava omogui sluaocu formiranje zvune slike eljenih karakteristika.

zvucnipritisak uvo

centralni nervni sistem

zvucna slika

psiholoski domenanatomski i fizioloski domenfizicki domen

Slika 1.1 - Blok ema mesta zvune slike u procesu sluanja

Pojam zvune slike i njen sadraj, u smislu koji je primeren u audiotehnici, najjednostavnije je objasniti na primeru muzike, jer je to svakodnevno, svima dostupno iskustvo. Pri sluanju nekog muzikog dela zvuni sadraj se, pod uslovom da se slua u akustiki dobrim uslovima i sa kvalitetnim ureajima za reprodukciju, moe razloiti na nekoliko informacionih slojeva. Moe se govoriti o muzikom sadraju, to je ono to se iskazuje notama. Moe se govoriti o ostvarenju muziara, i to se naziva interpretacija. Moe se govoriti i o karakteristikama i kvalitetu zvuka instrumenata koji se koriste, o boji i drugim komponentama kvaliteta njihovog zvuka. Najzad, postoji nekoliko nivoa prostornih informacija, meu kojima su podaci o pravcima nailaska zvuka pojedinih zvunih izvora, o ambijentu u kome se nalaze izvori zvuka, itd. Ukratko, zvunu sliku pri sluanju muzikog dela ini mnotvo informacija izvan onoga to definie sama muzika, odnosno notni sadraj dela koje se slua. Sve nabrojane elemente slualac dobija samo kroz reprodukovan zvuk na kraju lanca prenosa kojim se bavi audiotehnika. Zvuna slika podrazumeva svest o postojanju svih navedenih informacija.

Iz toga sledi da se kvalitet zvune slike koja nastaje u svesti pretpostavljenog sluaoca muzike kompozicije ogleda u vie slojeva: kroz prostornu preciznost, odnosno definisanost svih zvunih izvora u prostoru koji slualac sluajui sagledava u svojoj svesti, kroz kvalitete boje zvuka zvunih izvora, kroz estetiku uklapanje tih zvukova u celinu, kroz kvalitet steenog utiska o prostoru u kome se odvija muziciranje, itd. Ukratko, u sluaju pretpostavljenog sluanja muzikog dela, teme kojima se bavi


3

audiotehnika je sve ono to se moe prepoznati kao komponenta zvune slike koja nastaje u svesti sluaoca.

Navedena ilustracija je izgraena na primeru muzike, jer je to vezano za iskustvo svih ljudi. Mnogo ogoljenije se o pojmu zvune slike moe govoriti na primerima zvuka na filmu, gde ona prati vizuelnu sliku, ili na primeru dramskih radiofonskih dela (radio drame), gde zvuk mora da zameni vizuelnu sliku koje nema. Na tim primerima se vidi da zvuna slika takoe podrazumeva temu integracije sa vizuelnim senzacijama, sa jedne strane, i matom sluaoca, sa druge. Ona se u svesti oveka javlja negde izmeu te dve sfere.

Posebno interesantna pojava u sferi audiotehnike je evolucija zahteva slualaca kao krajnjih korisnika zvunih informacija. Ona se moe posmatrati u dva pravca: kao opta istorijska evolucija tehnolokih zahteva u oblasti reprodukcije zvuka i kao individualni razvoj sposobnosti percepcije zvuka svake osobe pojedinano. Kada je re o istorijskoj evoluciji, dovoljno je setiti se s kakvim kvalitetom su sluaoci bili zadovoljni pre samo nekoliko desetina godina, a koliko se visoki standardi reprodukcije zvuka podrazumevaju danas. S druge strane, u literaturi se navodi da ulo sluha kod oveka ima najveu mogunost kolovanja od svih ula. Da ovakvo kolovanje, odnosno usavravanje sposobnosti zaista postoji, moe se ilustrovati jednim malim primerom. Naime, koliko god kvalitetan sistem za reprodukciju zvuka neko nabavi, kroz nekoliko godina njegovog svakodnevnog sluanja ulo sluha e poeti da primeuje razne finese u zvunoj slici, pa i nesavrenosti sistema. Posle takvog iskustva, prvi put kada se ponosni vlasnik sretne sa boljim sistemom za reprodukciju, primetie razlike koju ranije nije primeivao. To dokazuje da je dugotrajno sluanje postiglo izvesno obuavanje ula sluha.

Proirenje osnovnog inenjerskog zadatka audiotehnike

Osim irenja tehnolokih oblasti koje su ukljuene u korpus znanja audiotehnike, vremenom je i njen osnovni, prvobitno utvreni zadatak posredovanja izmeu izvora i sluaoca i stvaranja zvune slike u njegovoj svesti doiveo stanovito irenje i grananje. Kao inenjerska disciplina, audiotehnika se bavi prenosom zvunih informacija na sistemskom nivou. Ispod tog nivoa postoje ue, specijalistike oblasti koje su se vremenom razvijale i pratile audiotehniku na nivou pojedinih veoma uskih tema i danas egizstiraju gotovo kao nezavisne delatnosti. Tu spada, pre svega, audio elektronika, koja se bavi elektronskim kolima i sklopovima. Ua oblast je i obrada audio signala, koja se bavi algoritmima za generisanje i obradu audio signala. Dok su magnetofoni i gramofoni bili jedina vrsta reproduktora, elektromehanika sa automatikom bila je takoe vana specijalistika disciplina audiotehnike. Osnovno gradivo audiotehnike ne podrazumeva sve ove teme i zadrava se samo na sistemskom nivou jer je i sa takvim ogranienjem danas to veoma obimna disciplina.

Sa druge strane, vremenom su se javljale i druge, nove funkcije kojima se bavi audiotehnika, izvan njenog glavnog zadatka prenosa zvunih inormacija od izvora do udaljenog sluaoca. Takav primer se moe nai u savremenoj muzici, gde se koriste zvukovi koji nisu nastali kao rezultat rada nekog akustikog zvunog izvora, ve se generiu u posebnim ureajima. Formirana je jedna nova oblast audiotehnike koja se bavi generisanjem zvunih informacija u elektrinom domenu (sinteza mizikih zvukova). Pri tome cilj moe biti stvaranje zvukova kakvih nema u prirodi, ali i simulacija zvuka prirodnih izvora.


4

Interesantno je da se oblast sinteze raznih muzikih zvukova pomou

odgovarajuih ureaja pojavilo, izmeu ostalog, i kao ekonomska kategorija. Postojala je potreba da se ureajem zamene ivi muziari u raznim izvoenjima, u studiju i na bini, i time izbegne finansijski troak njihovog angaovanja. Cilj je da se jednim elektronskim instrumentom sa klavijaturom zameni vei broj muziara. Polazei od takve osnovne potrebe danas na tritu postoji iroka gama raznih elektronskih muzikih instrumenata iji se rad zasniva na digitalnoj sintezi signala i simulaciji originalnih signala klasinih instrumenata. Ipak, na nivou najviih standarda muzike produkcije ovakva zamena se u estetskom smislu ne smatra adekvatnom, ali je svakako u mnogim okolnostima veoma praktina.

Neumitno uvlaenje raunarske tehnike u oblast rada sa audio signalima uinilo je da i neke oblasti raunarstva postanu jedna uska specijalizacija audiotehnike. Prebacivanje mogih funkcija nad signalima u razne raunarske radne stanice i koncept ureaja koji se zasniva na primeni namenskih procesora pomerilo je danas, uostalom, kao i u mnogim drugim inenjerskim oblastima, granice delovanja audio inenjera duboko u sferu raunarstva. Uspenost u toj oblasti zahteva usku specijalizaciju prema ovakvim zadacima. 1.2 Oblasti ivota u kojima se koriste audio ureaji i sistemi Za razliku od drugih inenjerskih oblasti, audiotehniku karakterie irenje u mnoge oblasti svakodnevnog ivota, to je unelo polivalentnost u audiotehniku kao struku. Gotovo na svakom koraku u ivotu danas se moe naii na audio ureaje ili na elemente audio sistema, pri emu tamo gde se oni nalaze mogu imati razne funkcije. Teko je detaljno pobrojati sva mesta gde se mogu sresti audio ureaji jer bi to zahtevalo mnogo prostora, ali je mogue utvrditi globalne grupacije ljudskih delatnosti u kojima je primena audiotehnike danas neizostavna. To su: - radiodifuzni prenos zvuka, - informisanje, - zabava i - umetnost. U ivotu se pobrojane oblasti esto preklapaju, pa je po nekada teko razdvojiti gde prestaje, na primer zabava, a poinje umetnost, dokle je radiodifuzija, a odakle informisanje, itd. Osim to je prisutna u nabrojanim delatnostima, audiotehnika je postala osnova jedne velike industrije, to je danas nesumnjivo jedna od najznaajnijih injenica. Zbog toga je mesto i znaaj audiotehnike, odnosno audio ureaja i sistema, u ivotu oveka postalo sloenije. Na razvoj audiotehnike utiu mnoge, esto nevidljive sile koje postoje u sferi industrije, odnosno postoji diktat trita koji je jai od svakog tehnikog zahteva. ta e se koristiti u praksi ne odreuju samo tehnika invencija i novi pronalasci, ve apsorpciona mo trita i profitabilnost. Ipak, postojanje trita donosi i jedan pozitivni aspekt, jer stalna borba konkurenata prestavlja motor svakog napretka.


5

Radiodifuzija zvuka

Audiotehnika se, po svojoj definiciji, bavi audio signalom u njegovom osnovnom opsegu (baseband). Gde god se audio signal pojavljuje kao takav, tehnologija koja to podrava jeste tema audiotehnike. Zato se pod oblast audiotehnike moe podvesti sve ono to se nalazi na poetku i na kraju radiodifuznog lanca prenosa zvuka: od radijskog ili TV studija do modulatora predajnika i od detektorskog kola u radijskom ili TV prijemniku do sluaoca. Oblast studijske tehnike u radiodifuziji podrazumeva korienje audio ureaja, a bavljenje radiodifuzijom kao zanatom ukljuuje i potrebu poznavanja osnovnih injenica iz oblasti audio sistema. Danas deo prenosa zvuka na daljinu preuzima internet, pa se ova oblast sa aspekta audiotehnike proirila. Informisanje Druga vana oblast gde je prisutna audiotehnika je informisanje. Primena audiotehnike u informisanju podrazumeva, pre svega, sve informativne elektronske medije u kojima se informacije saoptavaju zvukom. U oblast informisanja, osim klasinih elektronskih medija, spadaju i sve druge okolnosti gde se pojavljuje potreba nekakvog obavetavanja zvukom. Naravno, najznaajnija primena audiotehnike u domenu informisanja je u radiju i televiziji. Ako je audio oprema emisionog radio ili TV studija sastavni deo radiodifuznog lanca, onda se moe rei da je audio sistem koji slui za pripremu programa u funkciji informisanja. ak se i u novinskim kuama, dakle papirnim medijima koji se ne izraavaju zvukom, u odreenim okolnostima koriste pri radu razni audio ureaji (na primer, diktafoni za beleenje govora na konferencijama za tampu ili tokom intervjua).

U domenu informisanja interesantna je primena audio sistema za zatitu privatnosti. Naime, postoje okolnosti kada se ljudi nalaze u istom prostoru radei svoj posao i vodei pri tome razliite razgovore. Takav primer su veliki biroi gde u istom prostoru radi vei broj ljudi bez fizikog razdvajanja pregradama. Ako se od njih pri tome zahteva vea koncentracija, pojavljuje se problem ometanja govorom sa susednih radnih mesta. Svaki razgovor u okolini delovao bi dekoncentriue i kao takav je tetan, a ne postoje pregrade koje bi to spreile. U takvim okolnostima se postavlja poseban audio sistem koji preko mree zvunika tiho reprodukuje um ili neki drugi za ljudsko uvo neutralan signal. Sa pravilno podeenim nivoom njegovo prisustvo u okruenju ne ometa oveka, a vri maskiranje i ini ostale zvukove iz okoline neujnim. Iako takav audio sistem ne prenosi informacije, ve naprotiv spreava njihovo registrovanje, i to se moe shvatiti kao informativna funkcija audio sistema.

Postoje i druge vrste primene audiotehnike u informisanju. Jedan takav aspekt predstavlja primena sistema za ozvuavanje na stanicama i aerodromima gde se pomou njih emituju govorne poruke. Zadatak im je da poslue za emitovanje zvunih informacija putnicima rasporeenim po raznim staninim prostorima. Slini tehnoloki sistemi mogu se sresti i po poslovnim zgradama, gde se povremeno u svim prostorijama emituju vana saoptenja od opteg znaaja. Takoe u mnogim okolnostima sirene za uzbunjivanje se, umesto kao klasian mehaniki sistem, prave sa elektronskim generatorom signala, pojaavaima i visokoefikasnim zvunicima. Prednost je to se, osim reprodukcije uobiajenog zavijajueg iki konstantnog tona, mogu koristiti i za


6

emitovanje govonih poruka, zbog ega takvi audio sistemi sve vie potiskuju klasine mehanike i pneumatske sirene. Zabava Jedna od specifinosti savremenog doba je postojanje industrije zabave. ovek je sve vie spreman da daje novac za ono to e ga zabavljati u trenucima kad nita ne radi. U tehnolokom smislu tu spada sve ono to predstavlja sredstva za ovekovu dokolicu, odnosno to nije predmet profesionalnog rada irokih masa korisnika. Zabava najee obuhvata dejstvo na sva ula, pa u tom domenu audiotehnika obezbeuje zvunu komponentu zabavnog sadraja.

Audiotehnika u oblasti zabave dominantno je angaovana u proizvodnji muzikih snimaka, ali je prisutna u sferi raznih igara, PC tehnologiji u segmentu gde ona slui zabavi, u video produkciji, u multimedijima, itd. Ukratko, svuda gde zvuna slika predstavlja sastavni element zabave. Dobar primer primene audio ureaja i sistema u sferi zabave je oblast video igara. Osim hardvera za reprodukciju zvukova koji prate odvijanje igre, od audiotehnike se danas oekuje da prui reenja za generisanje zvukova koji prate simulaciju virtuelnih prostora. Iako naizgled banalan, takav zahtev je otvorio iroko polje teorijskog razvoja koi je pokrenui i do sada najira istraivanja u oblasti zvune slike, posebno percepcije zvukova i percepcije prostora u njoj.

Umetnost Primena audiotehnike u sferi umetnosti je sa inenjerskog aspekta najdelikatnija, upravo zvog velikih distanci koje postoje izmeu umetnikog rada, pa i poimanja ivota koje je uobiajeno u toj oblasti ljudske delatnosti, i standardnog rada i shvatanja ivota inenjera. U umetnosti tema audiotehnike je najveim svojim obimom muzika, odnosno tehnologija muzike produkcije i muzikih izvoenja. Audio ureaji i sistemi su tu alat, odnosno sredstvo rada. Dananji zahtevi trita u domenu muzike produkcije veoma su visoki, pa se verovatno najvii dometi audio tehnologije javljaju upravo u ovoj funkciji.

Najoiglednija umetnika primena audio ureaja i audio sistema jeste u muzici, ali u sferi umetnosti postoje i druge vrste stvaralatva koje se koriste zvukom, pa su samim tim upuene na audiotehniku. Postoji kategorija radiofonskih dela (radio drame i sline forme) gde se kreativnost postie iskljuivo zvukom. U pozoritu jedan segment izraavanja je i dizajn zvuka, i taj pojam obuhvata sve ono to ini zvune komponente predstave. To nije samo podvlaenje muzike u nekim delovima dramskog dela, ve i zvuk kao deo pozorinog izraza. Najzad, u filmskoj umetnosti zvuna slika je jedna od bitnih komponenata koja deluje na gledaoca. Percepcija slike i zvuka teko se moe razdvojiti jer je njihov uticaj na oveka integrisan. Savremena filmska produkcija, zahvaljujui dananjoj tehnologiji reprodukcije zvuka, znaajno rauna na delovanje zvune komponente na gledaoca. Proteklu deceniju karakterie izvesna ekspanzija bioskopa i njihove poseenosti, pri emu je jedan od glavnih razloga novi format u reprodukciji zvuka koji je danas postao bioskopski standard. Mnoga stara filmska dela ponovo se obrauju da bi se zvuna slika formirala u tom novom standardu.

Veza izmeu umetnosti i audiotehnike, koja je po svojoj prirodi u potpunosti inenjerska disciplina, generie mnoge delikatnosti zadataka kojima se inenjeri bave. injenica da audiotehnika daje sredstva za formiranje zvune slike kao umetnikog dela ini da ona ima vrlo specifinu ulogu, to je slikovito prikazano na slici 1.2. Krajnji cilj umetnikog delovanja je odgovarajua zvuna slika u svesti sluaoca, koja se praktino ostvaruje tehnolokim sredstvima iz domena audiotehnike. Tako se u praksi stvara


7

sinteza tri raznorodne oblasti: postupaka dizajna zvuka, to je oblast umetnosti, zvune slike, to je psiholoka kategorija, i audiotehnike, to je oblast inenjerstva.

zvucna slika

TEHNOLOGIJAUMETNOST

dizajnzvuka

audiotehnikaSlika 1.2 - Simbolian prikaz mesta

audiotehnike u formiranju zvune slike.

Audiotehnika kao industrija Definicija audiotehnike i njena uloga u nekim znaajnim ljudskim delatnostima pokazuju da ona nije samo zvuna informacija i tehnologija, ve i industrija. Audiotehnika odavno deluje kao jedan od inilaca na globalnom tritu, sa neizostavnim uticajima specifinih ekonomskih kriterijuma na njen razvoj kao struke i kao tehnologije. Danas je ve dobro poznato da je ono to se deava u tehnologiji u optem smislu, pa tako i u audiotehnici, u velikoj meri odreeno raznim netehnolokim faktorima.

U tom smislu, jedan od najznaajnijih dogaaja u istoriji audiotehnike je pronalazak ravne gramofonske ploe. Bilo je to 1888. godine, a pronalaza se zvao Berliner (istorija audiotehnije je ire prikazana u poglavlju 1.7). Pre toga postojao je Edisonov votani cilindar na kome je zapisivan signal. Naizgled nevana promena forme zapisa predstavlja je revolucionarni korak, jer je ravnom ploom stvorena mogunost masovne proizvodnje (tancovanja) zvunih zapisa. Takvom promenom otvoreno je trite takozvanog audio softvera, kako se obino u argonu nazivaju muziki i drugi snimci. Zbog toga pronalazak ravne ploe predstavlja centralnu taku u istorijskom razvoju audiotehnike, jer je povezao audiotehniku i masovno trite. Upravo zbog toga je danas CD medij koji u digitalnom domenu zauzima mesto klasine analogne gramofonske ploe, jer se i on moe jednostavnim postupkom serijski proizvoditi na brz i jeftin nain.

Pronalazak ravne ploe doveo je do razvoja vane delatnosti izvedene pod okriljem audiotehnike koja i danas predstavlja motornu snagu njenog tehnolokog razvoja. Dovoljno je navesti da postoje podaci kako je ve 1919. godine prodato vie od


8

dva miliona gramofona. Ukupan broj prodatih snimaka u CD formatu teko je utvrditi. Samo masovna proizvodnja i prodaja ureaja predstavljaju dovoljno jak motiv za investiranje u razvoj.

Znaaj trine sfere na razvoj audiotehnike najbolje ilustruje primer propasti kvadrofonije sedamdesetih godina. Kvadrofonija je sistem reprodukcije zvuka koji lii na dananji surround, samo neto drugaije koncipiran. Taj sistem, kao tehnoloka inovacija, relativno je brzo propao na tritu, to je u ekonomsku propast povuklo i neke proizvodne firme. Teoretiari trita navode kao jedan od razloga ovog neuspeha injenicu da u tom novom formatu snimanja i reprodukcije nije bilo muzikih dela dovoljno interesantnih za kupce.

Ovaj primer je veoma pouan jer pokazuje da tehnoloke inovacije audiotehnike nisu same sebi svrha. Sisteme za reprodukciju zvuka, CD reproduktor i druge ureaje iroke potronje ljudi e kupovati samo zbog interesantnih snimaka koji se mogu nabaviti i sluati. Sami za sebe oni ne znae nita veini potencijalnih kupaca. ak i profesionalni ureaji za studijski rad bie kupovani samo da bi se proizvodio audio softver za trite.

ta je danas posledica toga? Poznata firma Sony apsorbovala je u sebe izvestan broj poznatih producentskih kua iz oblasti filma i muzike (Sony Entertament). Time je obezbeeno da kupci na tritu budu dovoljno zainteresantni za bilo koji budui format video ili audio zapisa, za procese kompresije video ili audio signala, i za sve druge sline tehnoloke novotarije ovog proizvoaa. Time je unapred obezbeeno da kupci imaju interesa za njihove proizvode. Bez toga nema trinog uspeha, bez obzira na svu genijalnost tehnikih reenja.

Mogui aspekti odnosa oveka prema audiotehnici Sagledavi kompleksnu ulogu i mesto audiotehnike, jasno je da ona danas, osim osnovnog zadatka opisanog na poetku ovog teksta, sintetizuje zahteve i dostignia iz nekoliko razliitih oblasti ljudskog delovanja. To podrazumeva da je audiotehnika danas rezultat delovanja: - zvune informacije kao povoda, - tehnologije i - trita (ekonomije). Tokovi razvoja audiotehnike do danas rezultat su delovanja sila iz ove tri oblasti. U takvoj situaciji stav oveka prema audiotehnici, odnosno prema audio ureajima i sistemima, moe se iskazati emom koja je prikazana na slici 1.3. ovek moe biti zainteresovan za zvune informacije, i tada je on slualac. Poto audiotehnika znai i trite, njoj se moe pristupati i kao kupac, odnosno potroa, ili prodavac, gde oba subjekta razmiljaju, pre svega, u ekonomskim kategorijama. Najzad, postoji segment, koji se sa aspekta inenjera esto pogreno tumai kao jedini mogui, koji podrazumeva pristup audiotehnici iskljuivo kao delu savremene tehnologije. ovek je tada korisnik ureaja, i razmatra ergonomiju, funkcionalnost, elegantnost tehnikih reenja, itd. Svest o ovakvom trojnom odnosu oveka prema audiotehnici mora biti osnov za profesionalni struni rad i u svim svojim dimenzijama inenjerima potpuno jasan.


9

AUDIOTEHNIKA ZVUCNEINFORMACIJE

SLUALAC

Slika 1.3 - Ilustracija viestrukog odnosa oveka prema audiotehnici.

1.3 Informacije u audiotehnici Jedna od bazinih tema u audiotehnici je tumaenje zvunih informacija, to znai, pre svega, njihovo kvantifikovanje. Poto su zvune informacije pojam koji proizilazi iz ljudske percepcije zvuka, to je tema kojom se bave fizioloka i psiholoka akustika. Na taj nain su i ove dve oblasti akustike ugraene u osnove audiotehnike. Informaciono polje zvuka

Obim zvunih informacija znaajnih za oveka odreen je mogunostima ula sluha, odnosno njegovim fiziolokim karakteristikama. ujno podruje na frekvencijskoj osi nominalno je ogranieno donjom graninom frekvencijom 20 Hz i gornjom graninom frekvencijom 20 kHz. Dinamiki opseg koje uvo moe da registruje takoe je ogranien. Ne ulazei ovde u detalje rada ula sluha (to je tema narednog poglavlja), a pre svega zanemarujui injenicu da rad uva nije linearan po frekvencijama i nivoima zvuka, jasno je da postoji ogranien opseg intenziteta zvukova, odnosno nivoa audio signala koji moe biti predmet interesovanja potencijalnog sluaoca.

Ono to se nalazi u granicama mogunosti ula sluha utvrenim u dvodimenzionalnom prostoru (frekvencija - intenzitet zvuka) definie informaciono polje zvuka. Koliina informacija koju uvo moe da prima predstavlja dvodimenzionalnu veliinu i definisana je veliinom pravougaonika sa slike 1.4. U njegovim okvirima nalazi se skup svih ulom sluha prepoznatljivih frekvencija i intenziteta zvuka, a to znai svi razliiti zvukovi koji mogu biti nosioci informacija.


10

frekvencija

Jm ax

Jm in

fm ax

fm in

INFORM ACIONO POLJEZVUKA

intenzitet zvuka

Slika 1.4 - Informaciono polje zvuka

Informaciono polje zvuka je znaajan pojam u audiotehnici. Polazei od definicije informacije preko pojma nezavisnog zvunog dogaaja kao osnovnog elementa informacije, to je tema koja se obrauje u teoriji informacija, fizioloka akustika pokazuje da du frekvencijske ose postoji oko 850 razliitih frekvencija koje uvo moe da razlikuje. Oni nisu linearno rasporeeni, ve su u apsolutnom smislu gui u zoni niskih frekvencija, a rei u oblasti visokih frekvencija, to je posledica logaritamske karakteristike uva. To je posledica anatomske konstrukcije receptora u unutranjem uvu i fiziologije njihovog rada. Ograniena rezolucija uva postoji i po intenzitetima, odnosno nivoima zvuka. Postoji konaan broj razliitih vrednosti nivoa zvuka koje uvo moe da razlikuje u rasponu od najtieg do najjaeg prihvatljvog zvuka. Za razliku od frekvencijskog opsega, gde se moe govoriti o oko 850 razliitih frekvencija koje se mogu prepoznati, nemogue je na tako egzaktan nain govoriti o broju razliitih nivoa koji se mogu uti, jer je taj podatak frekvencijski zavistan. Manje razliitih nivoa zvuka moe se percepirati na niskim frekvencijama nego na srednjim, gde je uvo najosetljivije. Koliina zvunih informacija Iz teorije informacija je poznato da koliina informacija Q koju nosi neki dogaaj si zavisi od njegove verovatnoe pojavljivanja P(si), pa je jedna od moguih definicija koliine informacija: Q(si) = log P(si) (1.1) Osnova logaritma ovde nije od znaaja. U zavisnosti od osnove menja se samo jedinica za koliinu informacija. Ako je osnova logaritma 2, jedinica se zove enon.

Zanemarujui pitanje rezolucije koje ima ulo sluha, dijagram sa slike 1.4 moe se transformisati iz domena zvunog polja u domen audio signala. Ova varijanta je prikazana na slici 1.5. Tada je na ordinati prikazan dinamii opseg. Donja granica na skali intenziteta zvuka odreena je nivoom prisutnog uma koji odreuje prag percepcije najslabijih zvunih komponenti. Posmatrajui samo iz domena audio signala zanemaruju se svi mehanizmi unutar samog ula sluha koji mogu ugroziti percepciju pojedinih


11

zvunih informacija (npr. maskiranje i slino). Zbog toga se u analognom domenu informaciono polje moe definisati kao na slici 1.5.a.

dinami~ki opseg

gornja grani~na frekvencijaa)

broj kvantnih nivoa

frekvencija odm eravanjab)

Slika 1.5 - Informaciono polje zvuka u analognom domenu (a) i digitalnom domenu (b)

Na frekvencijskoj osi donja granina frekvencija (20 Hz) za tri reda veliine je manja od gornje (20 kHz). Zato se pri odreivanju veliine pravougaonika informacionog polja njegova irina moe definisati samo preko gornje granice ujnog frekvencijskog opsega. Na ordinati dijagrama sa slike 1.5.a koji prikazuje informaciono polje u analognom domenu kao dimenzija se javlja gornja granina frekvencija.

U digitalnom domenu informacije su lake samerljive, pa smisao informacionog polja postaje jasniji. Dimenzije informacionog polja postaju broj kvantnih nivoa, koji definie maksimalni dinamiki opseg, i frekvencija odmeravanja. Informaciono polje transformisano u digitalni domen prikazano je na slici 1.5.b. Broj kvantnih nivoa sa kojim se vri kvantizacija definie informacionu teinu svakog odmerka, a frekvencija unosi dimenziju gustine informacionog protoka.

Znaaj informacionog polja definisanog na nain sa slike 1.5 moe se najlake sagledati u digitalnom domenu, jer se time mogu objasniti razne specifine transformacije, kao to su oversempling ili kompresija audio signala. Oversempling predstavlja promene oblika informacionog polja, njegovo izduivanje du frekvencijske ose, uz zadravanje iste povrine polja, a time i koliine informacija. Dok god se ne menja ukupna povrina polja koliina informacija ostaju ista. Na primer, u algoritmima za kompresiju audio signala oblik polja se menja, dinamiki se poveavajui i smanjujui, u skladu sa realnim koliinama informacijama koje signal sadri.

Nivo signala kao mera dinamikog opsega Uvo kao prijemnih ima logaritamsku karakteristiku odziva na intenzitet pobude. Poto se ulo sluha nalazi na kraju svakog audio sistema, postoji potreba da se umesto linearne skale veliine signala u predstavi informacionog polja uvode odgovarajua logaritamska skala. Uvoenje logaritamske skale na ordinati informacinog polja ima za cilj da se prikaz svojim numerikim vrednostima priblii mehanizmu reakcije ula sluha i subjektivnom utisku. Tako su zvuni pritisak i elektrini signali dobili svoje logaritamske ekvivalente, a u domen audio signala uveden je pojam nivoa, i decibel kao jedinica. Za iskazivanje veliine signala u zvunom polju uveden je pojam nivoa zvuka L (engleski SPL sound presure level), izraen u decibelima. Nvo zvuka je, po definiciji


12

][log10 22

dBpp

Lref

= (1.2) gde je p efektivna vrednost pritiska, a po referentna vrednost. U akustici je davno postignuta opta saglasnost oko vrednosti referentnog zvunog pritiska prema kome se izraunava vrednost nivoa zvuka (pref = 210-5 Pa). To je definisano meunarodnim standardom, pa je tako nivo zvuka 0 dB utvren jedinstveno.

Kada je audio signal predstavljen naponom odgovarajui nivo je, po definiciji:

refVVlog20 [dB] (1.3)

gde je V efektivna vrednost audio signala a Vref usvojena referentna vrednost napona. Ako je signal predstavljen snagom, onda je:

refPPlog10 [dB] (1.4)

gde je P trenutna vrednost snage signala a Pref usvojena referentna vrednost snage. Iz definicije je jasno da nivo ija je vrednost 0 dB odgovara signalu koji je jednak usvojenoj referentoj vrednosti Vref, odnosno Pref.

Za razliku od akustikog domena, u domenu elektrinih signala ne postoji jedinstven pristup u definisanju skale nivoa. Posledica toga je da pri numeriki istom pokazivanju nivoa signala u decibelima u razliitim okolnostima, odnosno na razliitim ureajima, naponska veliina signala moe biti razliita. Mogue razlike u referentnim vrednostima bie prikazane kasnije. 1.4 Oblast ujnosti uva kao informaciono polje zvuka Veliina informacionog polja zvuka kojim se bavi audiotehnika odreene su mogunostima ula sluha. Fizika mogunost ljudskog uva da registruje zvuk je ograniena njegovim anatomskim i fiziolokim osobinama. Sa jedne strane, postoji ogranienje po frekvencijama, jer uvo reaguje na zvune nadraje samo u jednom intervalu frekvencija koje se nazivaju ujne frekvencije. Nominalne granice ujnog opsega frekvencija utvrene su na 20 Hz (donja) i 20.000 Hz (gornja). Sa druge strane, postoji granica intenziteta nadraaja ispod koje mehanizam ula sluha ne reaguje. Ona se naziva granica ujnosti. Potrebno je na uvo dovesti nadraaje koji su iznad te granice i u opsegu ujnih frekvencija da bi se stvorila zvuna senzacija. Zbog toga je jasno da postoje iroke oblasti zvunih pojava koje ulo sluha ne moe registrovati, ali to nije tema audiotehnike. Dijagram oblasti ujnosti Fizike granice mogunosti percepcije ula sluha prikazuju se dvodimenzionalnim dijagramom koji je prikazan na slici 1.6. Oznaena povrina se naziva oblast ujnosti. Neki autori je nazivaju i sluno polje. Oblast ujnosti je sa donje strane ograniena


13

granicom ujnosti, a sa leve i desne strane najniom, odnosno najviom ujnom frekvencijom. Ona predstavlja informaciono polje zvuka, u smislu kako je ono definisano na slici 1.4, samo modifikovano sa aspekta mogunosti percepcije zvunih informacija ulom sluha.

Sposobnost ula sluha da registruje razlike izmeu zvukova, odnosno da prima zvune informacije, poiva na mogunosti da se razlikuju oblici putujuih talasa na bazilarnoj membrani i intenziteti vibracione pobude du nje. S obzirom na konstrukciju bazilarne membrane, jasno je da sinusna pobuda na frekvencijama preko 20 kHz ne moe biti registrovana. Meutim, to ne znai da se ne mogu praviti razlike u zvukovima kada sadre ili ne sadre spektralne komponente iznad 20 kHz. Postoje dva opteprihvaena objanjenja kako se mogu registrovati te razlike, iako se radi o frekvencijama na koje uvo u fizikom smislu nije osetljvo.

Prvo, postoji izvesna nelinearnost u prenosnoj karakteristici sistema od spoljanjeg uva do bazilarne membrane. Pri zvunoj pobudi u uvu nastaju izvesna nelinearna izoblienja koja generiu nelinearne produkte na frekvencijama zbirova i razlika prenoenih spektralnih komponenti. Pojava spektralnih komponenti viih od 20 kHz u zvuku koji se slua znai da e i one na putu do bazilarne membrane uestvovati u procesu izoblienja i generisanja novih komponenti. Takvi intermodulacioni produkti u kojima uestvuju komponente iznad 20 kHz ine razliku.

Drugo, sve tranzijentne pojave koje kao takve eventualno stvaraju neke karakteristine oblike putujuih talasa na bazilarnoj membrani mogu uiniti da se pravi razlika izmeu dva zvuka koji se meusobno razlikuju samo u delu spektra koji se nalazi iznad 20 kHz. esto se u popularnoj literaturi ova sposobnost ula sluha tumaila kao otkrie da uvo moe uti frekvencije preko 20 kHz. Takva konstatacija nije tana jer nema fizikog, odnosno anatomskog pokria, ve je to samo posledica pojave intermodulacionih produkata i razlika u vremenskim oblicima talasnih pojava na bazilarnoj membrani.

Prikazana oblast ujnosti karakterie zdravo ljudsko uvo. Pojam zdravog ula sluha se u literaturi obino oznaava izrazom otoloki normalni subjekt (otologija je deo otorinolaringologije koja se bavi ulom sluha). To po definiciji podrazumeva osobu normalnog stanja sluha, starosti od 18-25 godina, bez bilo kakvog znaka oboljenja uiju, i bez voska u slunom kanalu. Postoji niz faktora koji tokom ivota mogu da promene karakteristike ula sluha. To su preleane bolesti, prekomerni uticaj visokih nivoa zvuka, upotreba nekih lekova, proces starenja, itd. Sve te promene odraavaju se na oblast ujnosti. Mogui uticaj ovih faktora prikazan je u posebnoj temi poseenoj ulu sluha.

Sa slike se vidi da je razlika u nivou zvuka koji odgovara granicama ujnosti na 20 Hz i 1 kHz oko 70 dB. To znai da je nivo najtieg zvuka na najniim ujnim frekvencijama oko 70 dB iznad nivoa najtieg zvuka u centralnom delu ujnog frekvencijskog opsega. Takav podatak iliustruje injenicu da je uvo nelinearan prijemnik. Zbog ove nelinearnosti verovatnoa pojavljivanja zvunih informacija u okviru informacionog polja, posmatrano sa aspekta percepcije zvuka, nije jednaka po povrini polja. Zbog toga ni gustina koliine informacija nije konstantna u svim njegovim delovima, kao to je to podrazumevano u definiciji informacionog polja sa slike 1.4.


14

20 100 1000 10000-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

granica cujno sti

OBLAST CUJNOSTI)

niv

o zv

uka

(dB

)

fre kvencija (Hz)

Slika 1.6 - Oblast ujnosti zdravog ljudskog uva

Granica ujnosti pokazuje da su mogunosti percepcije ljudskog ula sluha veoma velike. Za ilustraciju moe se navesti da su amplitude oscilovanja molekula u vazduhu u zvunom polju pri nivoima zvuka na granici ujnosti u zoni najvee osetljivosti uha reda veliine dimenzija vodonikovog atoma.

Granica ujnosti se, po definiciji, odnosi na nivo zvuka sinunog tona, ali je pokazano da se sa tanou od 1 dB moe primeniti i na uskopojasni um irine opsega od 1/3 oktave.

Sa slike 1.6 se vidi da je oblast ujnosti povrina u ravni frekvencija - nivo zvuka jasno ograniena sa svoje desne, donje i leve strane. Gornja granica ne postoji u geometrijskom smislu. Zato je u toj zoni uveden pojas oznaen rafurom. U gornjem delu granice ujnosti razlikuju se granica neprijatnosti (pri nivou zvuka od oko 120 dB) i granica bola (oko 140 dB). To je zona veoma velike zvune pobude pri kojoj se javljaju velike amplitude oscilovanja svih pominih delova (bubna opna, slune koice, ovalni prozor, bazilarna membrana, okrugli prozor). Prema tome, informaciono polje zvuka, kako ga vidi ovekovo ulo sluha, nije precizno ogranieno sa gornje strane, kao to je to u principu sluaj u domenu signala.

Pri velikim pobudama amplitude oscilovanja bubne opne i slunih koica mogu premaiti granice njihovih anatomskih mogunosti. Kao rezultat, sa poveavanjem nivoa pobude nastaje prvo nelagodnost, zatim bol. Prekoraenjem granice bola nastaje rizik mehanikih oteenja na pominim delovima i njihovim spojevima, pre svega u zoni


15

srednjeg uva. U literaturi se navodi da je nivo zvuka oko 150 dB granica kada dolazi do mehanikih oteenja bubne opne i drugih nenih pokretnih delova slunog mehanizma.

Pojam granice ujnosti nije jedinstven i zavisnosti od uslova sluanja. Postoje dva osnovna tipa granice ujnosti:

- minimalni ujni nivo zvuka u zvunom polju (MAF - minimum audible field) i - minimalni ujni zvuni pritisak na bubnoj opni (MAP - minimum audible pressure).

MAF je granica odreena pri sluanju zvuka reprodukovanog pomou zvunika, pri emu je slualac fiziki prisutan u zvunom polju. MAP je granica odreena reprodukovanjem zvuka pomou slualica, uzimajui kao indikator pobude nivo zvuka na bubnoj opni sluaoca. MAP je na dijagramu oblasti ujnosti uvek vii od MAF jer se pri sluanju preko slualica i posmatranju samo nivoa na bubnoj opni eliminie efekat izvesnog pojaanja koje unosi spoljanje uho (rezonanca slunog kanala, uticaj une koljke, itd.). MOe se rei da se razlika izmeu ove dve granice ujnosti javlja kao posledica razliitog odnosa spoljanjeg uva prema dolazeoj zvunoj energiji.U literaturi se pojavljuju jo i varijante obe granice. Tako MAP moe biti meren pri monauraloj i binauralnoj pobudi na slualicama. MAF uvek podrazumeva binauralno sluanje, ali takoe ima dve varijante: pri sluanju u difuznom polju i pri sluanju u direktnom polju. Prva varijanta podrazumeva zvuno polje u reverberantnoj prostoriji, sa podjednako verovatnim pravcima nailaska zvuka na glavu sluaoca, a druga podrazumeva ispitivanje u anehoinoj prostoriji, kada postoji samo direktan zvuk iz zvunika prema kome je okrenut slualac.

U audiotehnici je znaajna granica MAF pri direktnom talasu, jer je to blisko uslovima koji postoje pri monitoringu u audio reijama. U dobro obraenoj reiji uvo je dominantno izloeno nailasku direktnog zvunog talasa iz monitorskih zvunika. Granica ujnosti sa slike 1.6 upravo predstavlja taj sluaj.

Povezujui sliku 1.6 sa ranje definisanim informacionim poljem jasno je da su dinamiki opsezi informacionog polja na niskim i srednjim frekvencijama veoma razliiti. Gornja granica je uvek priblino ista U itavom ujnom frekvencijskom opsegu kao granica bola moe se usvojiti nivo od oko 140 dB. Prema tome, na srednjim frekvencijama dinamiki opseg uva je oko 140 dB, a na frekvenciji 20 Hz on je svega 70 dB. Odatle sledi da je maksimalna razlika u dinamikom opsegu ula sluha po frekvencijama oko 2:1. Smanjujui gornju granicu upotrebljivih nivoa zvuka na vrednosti nie od nivoa 140 dB, to je uvek u praksi sluaj, razlika u veliini dinamikog opsega na niskim i srednjim frekvencijama je jo vea. Realne granice maksimuma sa aspekta audiotehnike su blie nivou od oko 120 dB, a eventualna premaenja ovog nivoa dozvoljena su samo u obliku impulsa.

Granine frekvencije ujnog opsega Kao i sve drugo to se odnosi na ulo sluha, i nominalne granice ujnog opsega nisu konstante na nain kako se u tehnici uobiajeno shvata pojam konstante. ta vie, kod ivih organizama ne postoiji ni jedan numeriki pokazatelj ija normalna vrednost moe biti iskazana sa preciznou koja je uobiajena u tehnici. Uvek postoje varijacije svih vrednosti kod iste osobe, u zavisnosti od stanja organizma, kao i razlike od osobe


16

do osobe. Zato sve numerike vrednosti kojima se pokazuju performanse ula sluha mogu se definisati samo kao statistiki pokazatelji, odnosno verovatnoom pojavljivanja.

Osnovna odlika uha je da njegov ukupni rad, ondnosno kvalitet zvune slike, zavisi od nivoa zvuka pri kome se vri sluanje. Taj uticaj postoji i kada je re o graninim frekvencijama. Sa slike 1.6 moze se zakljuiti da se teorijski optimalne vrednosti nivoa, kada se dostiu maksimalne sposobnosti uha, nalaze u intervalu nivoa zvuka 80-90 dB. Pri niim nivoima irina frekvencijskog opsega ujnosti se suava, pre svega sa donje strane, zbog oblika krive granice ujnosti. Pri nivoima zvuka niim od 70 dB frekvencijski opseg ula sluha vie nije 20-20.000 Hz, ve je ui. ak i pri optimalnom nivou sluanja (80-90 dB) usvojene vrednosti graninih frekvencija 20 Hz - 20.000 Hz treba shvatiti samo kao statistike pokazatelje koji su dobijeni ispitivajem na dovoljno velikom uzorku zdrave populacije. Podrazumeva se da postoje individualne razlike, odnosno da su sasvim prirodna eventualna manja odstupanja vrednosti od osobe do osobe. Pojam normalnog samo znai da su te vrednost dobijene kao statistiki pokazatelj izveden na uzorku zdrave populacije. Tanije reeno, u pitanju su otoloki zdrave osobe, to znai bez znakova oboljenja uiju. Sasvim je jasno da veliki deo populacije ima ulo sluha ije su osobine ne odgovaraju slici 1.6 u svim njenim detaljima. Donja granina frekvencija, nominalno usvojena na 20 Hz, specifina je zbog toga to pri sniavanju frekvencija funkcija uha postepeno prestaje, a postaje sve izraenija vibraciona reakcija glave, ali i ostalih delova tela. Vrlo precizna granica tog prelaza ne postoji, tako da usvojenu graninu vrednost 20 Hz treba prihvatati sa izvesnom tolerancijom. U starijoj literaturi kao donja granica rada ula sluha redovno je navoena frekvencija 16 Hz. I to na svoj nain pokazuje relativnost ovog podatka. Gornja granina frekvencija, za koju je usvojena vrednost 20.000 Hz, takoe je dobijena kao statistiki pokazatelj. Istraivanja radi pouzdanog utvrivanja ovog podatka posebno intenzivno su raena krajem sedamdesetih godina zbog definisanja parametara digitalnih sistema koji su tada uvoeni u upotrebu. Merenja na zdravoj populaciji uzrasta od 15 do 50 godine i statistika obrada rezultata pokazala su da se ova granica moe iskazati samo primenom verovatnoe. Rezultat takvog merenja je pokazan na slici 1.7.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220.0

0.1

0.2

0.3

vero

vatn

oca

gorn

je g

rani

cne

frekv

enci

je

fre kvencija (kHz)

Slika 1.7 - Raspodela verovatnoe vrednosti gornje granine frekvencije ula sluha kod zdrave populacije


17

Prikaz raspodele verovatnoe gornje granine frekvencije kod otoloki

zdravih osoba jedna je od ilustracija pravila da se o numerikim podacima koji kvantifikuju rad ula sluha moe govoriti samo kroz statistiku. To je karakteristino ne samo za akustiku, ve i za sve druge oblasti analize rada ivih organizama, pa je statistika takoe osnov svih istraivanja u medicini. U tom smislu, granica ujnosti, ali i svi drugi podaci o mehanizmima rada ljudskog ula sluha koji e ovde biti pokazani, nisu egzaktni, ve statistiki pokazatelji.

Sva merenja u kojima su utvrivani neki od kvantifikatora ponaanja uva obavljena su na dovoljno velikom uzorku populacije, ali i uz ponavljanja merenja sa istim ispitivanim subjektima. Principi kojima je regulisana procedura takvih merenja naziva se psihometrija. Pri ovakvim merenjima podrazumevaju se vee ili manje varijacije izmerenih vrednosti pri sukscesivnim ponavljanjima procedure.

Priroda psihometrijskih merenja moe se dobro ilustrovati na primeru postupka kojom je odreena granica ujnosti. Naime, pri ponovljenim merenjima prirodno je da se dobijaju odgovori da se uje zvuk pri razliitim vrednostima nivoa. Tako pri merenjima izmerena vrednost granice ujnosti varira neki decibel gore-dole od subjekta do subjekta, pa i pri ponovljenim merenjima sa istom osobom. Utvrivanje vrednosti granice ujnosti svodi se na pitanje verovatnoe na bazi dovoljno velikog uzorka izmerenih podataka, to jest sa kojom verovatnoom e sluaoci pri nekoj vrednosti nivoa zvuka tvrditi da poinju uti ton.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

prag 75%pr ag 50%

proc

enat

pot

vrdn

iih o

dgo

vora

jacina stimulu sa

Rezultat jednog takvog merenja moe se predstaviti krivom kao na slici.

Sa poveavanjem nivoa zvuka u sve veem procentu e testirani subjekti konstatovati da uju. Da bi se utvrdio jedna numerika vrednost nivoa zvuka koja predstavlja granicu ujnosti potrebno je prethodno usvojiti vrednost procenta testirane populacije koji treba da na toj granici uje zvuk. Obino se pri utvrivanju numerikih pokazatelja poput granice ujnosti uzima vrednost jaine stimulusa pri kojoj se postie verovatnoa 50% ili 75% pogaanja.

U odreivanju granice ujnosti koja je usvojena kao standardna usvojena je granica 75% pouzdanosti odluivanja, odnosno verovatnoe. To znai da su tokom testiranja postojali sluajevi kada su neki od subjekata poinjali da uju i ispod i iznad vrednosti nivoa zvuka koja je zapisana u standardu kao granica. Sve ovo treba imati u vidu pri tumaenjima podataka u inenjerskoj praksi.


18

Dijagram sa slike 1.7 pokazuje verovatnou sa kojom se moe oekivati da neka zdrava osoba ima odreenu vrednost gornje granine frekvencije ujnog opsega. Vidi se da najvie ljudi uje do 17-18 kHz (odnosno najvea je verovatnoa da ovek ma tu vrednost granice). Isti dijagram pokazuje da oko 99% osoba ima granicu do 20 kHz. Zbog toga je u audiotehnci usvojena takva vrednost, smatrajui da je 99% slualaca dovoljno velika ciljna grupa.

Oblik krive sa slike takoe pokazuje da postoje i malobrojne osobe koje mogu uti frekvencije koje su iznad 20 kHz. Ovi podaci se odnose na ispitivanu grupu opsega starosti 15-50 godina. Novija istraivanja su pokazala da meu veoma mladim osobama, to znai dovoljno mlaim od 15 godina, oko 1% osoba moe registrovati frekvencije do granice od oko 25 kHz. Potpuno je nezavisno pitanje primetnosti promena informacionog sadraja realnih zvukova u sluaju ogranienja njegovog frekvencijskog opsega sa gornje strane. To zavisi od informacionog znaaja spektralnih komponenti u oblasti najviih ujnih frekvencija, i nije samo funkcija mogunosti ula sluha. 1.5 Pojam audio sistema Zadaci u audiotehnici obavljaju se manje ili vie sloenim teholokim celinama koji se nazivaju audio sistemi. Oni se formiraju povezujui meusobno audio ureaje koji obavljaju pojedine funkcije, ili niui softverske celine. Audio sistemi se uvek formiraju za tano odreene, konkretne funkcije prema unapred postavljenim zahtevima. Iako svi audio sistemi, u principu, uvek obavljaju iste elementarne zadatke, zahtevi slualaca i opti ciljevi koji se ele postii mogu biti raznovrsni, pa se i audio sistemi mogu meusobno veoma razlikovati po sloenosti, koncepciji itd. Ipak, neki zajedniki principi mogu se utvrditi bez obzira na razlike koje se javljaju u praksi. Generalizovana blok ema audio sistema Mesto audio sistema kao posrednika izmeu izvora zvunih informacija i sluaoca moe se prikazati blok emom sa slike 1.8. Na levoj strani eme, na njenom poetku, nalazi se izvor zvunih informacija. Na desnoj strani eme, na njenom kraju, nalazi se korisnik tih informacija, to jest slualac. ema sa slike 1.8 podrazumeva da je slualac prostorno i vremenski udaljen od izvora koji eli da uje. Prostorna udaljenost delovanjem fizikih zakona onemoguava sluaoca da zvuni izvor neposredno uje, a vremenska udaljenost podrazumeva da e informacija koju izvor emituje biti zapisana i sa proizvoljnim vremenskim zakanjenjem reprodukovana sluaocu. Prema tome, moe se rei da je audio sistem posrednik izmeu izvora zvune informacije i sluaoca koji je prostorno i vremenski od njega udaljen. Stoga se moe usvojiti najoptija definicija po kojoj je audio sistem sve ono to se nalazi izmeu izvora zvuka i udaljenog sluaoca. Iako se na poetku i na kraju tog procesa prenoenja javlja zvuk, poeljno je ovaj problem shvatati u najirem smislu, pa vezu izmeu izvora i sluaoca posmatrati na nivou informacija.


19

izvorzvucne

informacijeaudio sistem slualac

Slika 1.8 - Blok ema osnovne funkcije audio sistema

Slika 1.8 istovremeno objanjava ta je sve relevantno u audiotehnici. Naime, za realizaciju bilo kakvog zadatka pomou audio sistema potrebno je poznavati prirodu zvunih inormacija, ali i mehanizam ovekove percepcije zvuka koja je korisnik tih informacija. ulo sluha koje se nalazi na kraju blok eme predstavlja cilj svega to se odigrava u prethodnim njenim delovima. Bez uva sluaoca nema ni audiotehnike.

Mnogi procesi u audiotehnici najdirektnije su uslovljeni svojstvima ovoga ula. Najbolji primer su danas iroko primenjivani algoritmi za kompresiju audio signala. Oni rade na principima analize signala i prepoznavanja ta ljudsko uvo ne moe uti usled svoje nesavrenosti. Tako prepoznati elementi signala se ne koduju, ime se ostvaruje kompresija. Osnovne funkcije audio sistema Polazei od eme sa slike 1.8 mogue je sve to se deava unutar audio sistema razloiti na konaan broj elementarnih funkcija. To su: - registrovanje informacija u zvunom domenu i njihovo pretvaranje u signal, - generisanje vetakih signala, - obrada, - snimanje (zapisivanje), - prenos i - reprodukcija zvuka. Svaka od ovih funkcija ima svoje specifine zakonitosti i ureaje kojim se realizuje. U zavisnosti od svoje namene, pojedini audio sistemi ne moraju uvek ukljuivati sve pobrojane funkcije.

Prva karika u lancu audio sistema mora biti ono to vri funkciju registrovanja zvunih informacija ili funkciju njihovog generisanja. Znaaj registrovanja je takav da se vremenom razvilo posebno zanimanje snimatelj zvuka (tonmajstor) koje, izmeu ostalog, obuhvata vetine registrovanja zvunih signala. Ovo zanimanje danas zahteva odgovarajue univerzitetsko kolovanje.

Funkcija vetakog generisanja zvunih informacija moe imati dva pojavna oblika. Prvi je simulacija signala koji bi se dobili registrovanjem zvukova prirodnih muzikih instrumenata, ili prirodnih zvukova u najirem smislu. Drugi je generisanje potpuno originalnih zvukova, dakle zvukovi koji ne postoje u prirodi. Zapisivanje zvunih informacija unosi u audio sistem funkciju arhiviranja. To se moe raditi zbog trine prodaje snimaka, jer je to vrsta robe, ali zapisi mogu imati i druge funkcije. To moe biti privremeno beleenje neijeg govora radi izrade stenograma, ali isto tako, poput funkcije kinoteke u domenu filma, postoje audio snimci koje treba sauvati. Velike radiodifuzne kue uobiajeno imaju velike fonoteke u kojima se uvaju audio snimci od znaaja za istoriju naroda ili za budue radiofonsko stvaralatvo.


20

Obrada zvunih informacija unutar audio sistema moe imati nekoliko razliitih aspekata. To prevashodno podrazumeva umetniko delovanje, odnosno izraavanje zvukom. Tu spada sve ono to se ini radi formiranja neke eljene zvune slike kod potencijalnih slualaca. Pored toga, obrada moe biti uslovljena potrebom da se deo informacionog zvuka sadraja istakne u odnosu na ostalo. Karakteristian primer je predobrada signala govora radi poveanja razumljivosti u audio sistemima za obavetavanje. Prenos zvunih informacija predstavlja temu audiotehnike sve dok se signal nalazi u svom osnovnom opsegu, dakle dok ne pree u sferu radiodifuzije. U okviru velikih zgrada radiodifuznih kua postoji problem obimne i sloene distribucije audio signala. Na stadionima gde se odravaju velike muzike manifestacije ili u pozoritima postoji problem distribucije audio signala izmeu relativno udaljenih taaka (bina - audio rezija, itd.). U tom domenu sve vie se primenjuju optike veze. U najirem smislu, i svaka veza dva audio ureaja, bez obzira na fiziko rastojanje, ima svoje tehnike aspekte koji se mogu podvesti pod temu prenosa zvunih informacija (npr interfejsi za vezu ureaja u digitalnom domenu). Reprodukcija zvuka je, na izvestan nain, centralna tema audiotehnike. Razlog tome lei u injenici da je taj proces neizostavan, kao to je neizostvan i slualac. Reprodukcija podrazumeva stvaranje zvunog polja na mestu gde se nalazi slualac, a bez tog procesa nema ni audiotehnike. Sve ostale prethodno nabrojane funkcije mogu u pojedinim okolnostima izostati, ali ne i reprodukcija. Ako se radi sa isto elektronskom muzikom, nema registrovanja zvunih informacija, ako se vri direktan prenos nekog dogaaja nema zapisivanja, a ni obrade, ako se sve deava u relativno malom prostoru nema prenosa. Samo funkcija reprodukcije mora uvek postojati.

Osim na mestu krajnjeg sluaoca, problem reprodukcije se javlja i unutar audio sistema. To je u delu sistema gde se vri kontrola signala. Tada se reprodukcija zvuka pojavljuje u kontrolnoj petlji upravljanja unutar samog audio sistema. Hijerarhija zvunih informacija u audio sistemima injenica je da zvuna slika koju formira slualac moe obuhvatati razne nivoe zvunog sadraja. Percepcija zvuka predstavlja vrlo delikatnu temu jer neki od nivoa zvunih informacija nisu svima podjednako dostupni svakom sluaocu. Uzimajui raniji primer informacionih slojeva sadranih u reprodukovanoj muzici, injenica je da nisu svi potencijalni sluaoci zainteresovani, niti svi umeju da ih percepiraju.

Verovatno je lake ovaj problem razumeti kroz paralelu sa govorom, gde takoe postoji vie nivoa informacija. U govoru postoji elementarni nivo informacija koga ini jeziki sadraj. Isti zvuk sadri informacije o vokalnom traktu govornika, to znai o visini glasa, boji glasa. Sledei nivo jesu informacije o emocionalnom stanju govornika: da li je uzbuen, pospan, umoran itd, kao i o eventualnom dramskom izrazu u glasu. Najzad, postoje informacije o prostoru u kome se govori. U najveem broju sluajeva slualac je zainteresovan samo za elementarni, jeziki sadraj. Takav primer je telefonija gde je dovoljan i redukovan sadraj zvuka poto je znaajan samo jeziki sadraj koga treba preneti. Za ostale nivoa informacija slualac esto nije zainteresovan.

Naravno da i u percepciji muzike postoji pristup ekvivalentan telefoniji, kada sluaoca interesuje samo elementarni muziki sadraj i nita izvan toga. U audiotehnici je potrebno razumeti da postoje razliite potrebe za zvunim informacijama u okviru istog primljenog zvunog sadraja.


21

Jedan od razloga stalnog tehnolokog razvoja u oblasti audiotehnike je i neprekidna tenja za dostizanjem ideala koji bi podrazumevao sposobnost prenosa udaljenom sluaocu celokupnog informacionog sadraja svakog zvuka iz ovekovog okruenja. Meutim, treba imati u vidu da informacioni apekt nije iskljuivi, odnosno bezuslovni cilj razvoja u audiotehnici. Postoje i drugi, podjednako vani aspekti koji diktiraju pojedine pravce usavravanja audio ureaja i sistema, pa se razvoj u oblasti audiotehnike moe simboliki prikazati blok emom sa donje slike.

RAZVO J AUDIO TEHNIKE

KO M PAKTNO ST

PO UZDA NO ST

CENA

KVALITET

Vidi se da postoje sledee dominantne oblasti razvoja: kompaktnost razvoj komponenti audio sistema dovoljno robustnih za transport radi to jednostavnije primene u koncertnim (turing) audio sistemima ili u raznim vozilima, pouzdanost razvoj u pravcu poveanja pouzdanosti audio komponenti, jer je ta karakteristika od velikog znaaja u profesionalnim aplikacijama, kvalitet razvoj komponenti koje to manje izobliavaju informacioni sadraj koji se prenosi, cena - razvoj to jeftinijih audio komponenti dovoljnog kvaliteta radi prilagoavanja masovnom tritu. Svakako da je ovom spisku mogue dodati i druge aspekte koji u manjoj ili veoj meri utiu na pravce razvoja u audiotehnici. To uslovljava da je pojam ukupnog kvaliteta nekog audio sistema viedimenzionalna osobina izraena sa pojedinanim ocenama ostvarenog dometa u svakom od nezavisnih parametara (kvalitet prenosa, pouzdanost, cena itd). Postoje specifine namene koje posebno favorizuju samo pojedine aspekte kvaliteta. Ukratko, tenja ka idealnom prenosu informacionog sadraja nije uvek jedini i apsolutni cilj u audiotehnici, jer ni slualac nije uvek sposoban ili zainteresovan za taj maksimum. Pogotovo oblast profesionalne upotrebe audio sistema namee u praksi i neke druge pristupe. Tako se u zavisnosti od okolnosti primene prioritet moe vie dati pouzdanosti (sistem ugradi i zaboravi), ogranienju cene ugradnje ili cene eksploatacije itd. Posmatrajui pitanje razvoja i poboljanja ureaja i sistema u audiotehnici neminovno je da se za svaku konkretnu aplikaciju utvrdi pojam dovoljnog kvaliteta prenosa informacija kako bi se mogao ostvariti kompromis sa ostalim komponentama kvaliteta. Ostvarivanje dovoljnog kvaliteta audio sistema znai njegovo prilagoavanje realnim potrebama. Najbolji audio sistem sa datu aplikaciju je onaj koji prenosi neophodan informacioni sadraj uz dovoljnu pouzdanost, uz minimalnu cenu sistema, najmanje gabarite ureaja itd.


22

Posmatrajui prosenu populaciju i njen odnos prema muzici, jasno je da se ulo sluha ne koristi stalno u onom obimu u kome ono kao receptor zvunih informacija moe koristiti. To postaje pitanje zainteresovanosti da se uje sve ono to zvuni signal donosi, ali i sposobnosti da se detektuju sve informacije. Potrebno je biti motivisan, potrebno je imati akustike i tehnike uslove za to, a potrebno je proi i kroz neku obuku da bi ulo sluha moglo da percepira sve nijanse zvune slike. Takvo stanje se nesumnjivo odraava i na zadatke audiotehnike. Pitanje hijerarhije zvunih informacija u audio sistemu moe proizii i iz potrebe da se vri meusobno usaglaavanje veliine informacionih polja u tri znaajne take: na mestu nastanka zvuka, gde poinje sistem, u domenu audio signala unutar audio sistema i na mestu sluaoca, to jest na izlazu iz sistema. Na primer, ako u ambijentu gde se nalazi slualac postoji ambijentalna buka koja maskiranjem sa donje strane umanjuje veliinu informacionog polja, onda iz ekonomskih i praktinih razloga i u oblasti signala veliinu polja treba prilagoditi tome. Isto prilagoenje treba vriti i u sluaju kada je jasno da krajnji korisnik informacija nije zainteresovan za sve to se nalazi u informacionom polju na ulazu u sistem. 1.6 O terminologiji u audiotehnici Audiotehnika u dananjem smislu te rei relativno je mlada i veoma propulzivna inenjerska oblast. Gotovo dnevno se pojavljuju novi principi i novi ureaji koji ulaze u upotrebu. Svako ko se odlui za bavljenje audiotehnikom stalno je bombardovan novim, uglavnom engleskim izrazima, mada se esto iza toga kriju samo trgovake kovanice. Sve njih treba jeziki savladati i prilagoditi upotrebi u srpskom jeziku.

Za razliku od drugih savremenih oblasti inenjerskog delovanja, za audiotehniku je karakteristino da se o njenim temama razgovara i pie na vie razliitih nivoa. Snimanjem i reprodukcijom zvuka vrlo ozbiljno se bave ljudi raznolikih obrazovnih profila i razliitog tehnikog iskustva. Inenjeri, ali i zaljubljenici u kvalitetnu reprodukciju zvuka, brojni snimatelji i profesionalci iz tangentnih strunih oblasti svakako ine zainteresovane grupacije. Zbog toga se i reakcije na iste jezike izazove esto veoma razlikuju.

Jedna od odlika audiotehnike jeste da su pojedine njene teme popularne i interesantne i u irim drutvenim krugovima. Bez formalnog strunog obrazovanja ali, naalost, i bez kvalitetne strune literature koja bi im posluila kao polazna taka, veoma brojni amaterski audiotehniki delatnici su esto svoju terminologiju gradili kako su umeli, a terminologiju su formirali u svojim izolovanim krugovima. Meutim, stil strunog govora, usvojen meu amaterima, brzo irio preko raznih medija i lako ulazio u optu upotrebu.

Profesionalci u oblasti audiotehnike, ukljuujui tu inenjere i snimatelje zvuka getoizirane u radio, TV i produkcionim kuama, reavali su svoje terminoloke probleme formirajui jednu vrstu strunog argona, sve do nivoa koji im je omoguavao dobru meusobnu komunikaciju. Naalost, esto bez pretenzija na jeziku pravilnost. Najzad, univerziteti sa brojano zanemarljivim nastavnim kadrom u oblasti audiotehnike uglavnom su ostajali u svojim akademskim sferama. Tako se struna terminologija audiotehnike na srpskom jeziku, kakva je danas u upotrebi, razvijala gotovo nezavisno u nekoliko razliitih pravaca. Sagledavanje principa i formalnih pravila po kojima se gradi domaa terminologija veoma je znaajno u audiotehnici i stoga to e se svaki profesionalac tokom svog radnog veka sresti sa veoma mnogo novih rei koje e bez neke strune jezike podrke


23

morati da savlada i prilagodi upotrebi u srpskom jeziku. Tokovi razvoja tehnologije nesumnjivo ukazuju da e oni, izmeu ostalog, biti zasipani novim engleskim reima koje prate nove proizvode i nove principe rada. Zbog toga mala analiza terminologije i pravila na kojima se zasniva formiranje novih domaih strunih izraza ima poseban znaaj i predstavlja optu kulturu audio inenjera. Pojam audio Naziv oblasti audiotehnike, odnosno audio ureaja i audio sistema, sadri u osnovi re audio. Taj pojam oznaava povezanost sa procesom sluanja, odnosno sa ulom sluha. Tako u Reniku stranih rei i izraza (M. Vujaklija) postoji pojam auditivan koji oznaava ono to se tie ujenja i sluha, sluni, ujni (latinski: audire - uti, sluati) . Zato se kao pridev ili prefiks re audio koristi u razliitim prirodnim i tehnikim naukama da bi se u sloenim pojmovima oznailo sve to je povezano sa sluanjem, tj. to se odnosi na ulo sluha. Kao ilustracija primene pojma audio moe se uzeti oblast medicine, gde se taj pojam kao prefiks koristi za sve to je povezano sa ulom sluha. Deo medicine koji se bavi funkcionisanjem ula sluha naziva se audiologija, a postupak ispitivanja ula sluha, tanije odreivanje njegove osetljivosti, naziva se audiometrija. I u obinom ivotu, van tehnike, esto se upotrebljava ovaj pojam. Tako je nastao izraz audiofil, koji oznaava osobu iji je hobi sluanje kvalitetno reprodukovanog zvuka. Iz navedenih primera proizilazi da se re audio uvodi u upotrebu u sloenim pojmovima ili kovanicama u dva sluaja: da se oznai neto neposredno vezano za ulo sluha (npr. audiometrija) ili za neto emu je ulo sluha krajnji cilj, odnosno merilo (npr. audiofil). Na tim principima formirani su pojmovi audiotehnika, audio sistemi, audio ureaji, itd. Istorijsko naslee Interesantno je da terminoloki pristup u naem jeziku zasnovan na primeni pojma audio nije oduvek bio prihvaen u strunim krugovima. U istorijsko naslee strune terminologije spada upotreba termina ton u formiranju sloenih pojmova. Tako se u praksi esto koristi pojam tonska tehnika ili tonska reija, a da se pri tome misli na audio tehniku, odnosno audio reiju. Ovaj termin je u na jezik uao iz nemakog, nekada dominantnog u jeziku tehnike ovog podneblja, gde je zaista u formiranju sloenih pojmova koriena nemaka re ton, kao npr. u kovanici tonstudio-technik, to u prevodu znai tehnika studija za snimanje zvuka. injenica je da jedna ista re u razliitim jezicima moe imati ue ili ire znaenje. U nemakom jeziku re ton, koja sticajem okolnosti ima istu formu kao i jedna naa re, oznaava i zvuk. Drugim reima, u nemakom ona ima ire znaenje nego ista re na naem jeziku. U srpskom jeziku re ton iskljuivo zvuk sa jasno definisanom frekvencijom. To su zvuci koji imaju muziko znaenje, pa zbog toga u srpskom jeziku nije pravilno koristiti termin ton ni u jednom kontekstu izvan muzike. Neki sloeni izrazi su se kod nas vremenom formirali i od pojma zvuk. Tako su nastali termini kao to su zvuni zapis, snimatelj zvuka i slino. Ovo nije pogreno, ali treba imati u vidu da je pojam zvuka veoma irok i ne vezuje se samo za ljudsko ulo sluha i ljudsku percepciju, budui da je zvuk opta fizika pojava. Pojam zvuni zapis


24

moe se odnositi i na ultrazvuni snimak, ali i na zapis seizmikih signala. Zato u govoru u svakom konkretnom sluaju treba pravilno proceniti primenu ove rei. Kada se sve to uzme u obzir, pojam audio najpreciznije definie onaj deo zvunih dogaaja koji su namenjeni sluanju, odnosno ljudskom ulu sluha. Uz ogranienja koja su na neki nain usvojena u samoj osnovi audiotehnike, ispravno je koristiti i ve odomaene kovanice nastale od pojma zvuk. Prihvatanje stranih termina Terminologiju u audiotehnici na srpskom jeziku uvek e pratiti sudbina karakteristina za jezike brojano malih naroda ija je uloga da prihvata a ne da stvara tehnologiju. Zato smo prinueni da prihvatamo strane termine, sticajem okolnosti uglavnom iz engleskog jezika. Uvoenje novih termina koje iz drugih jezika permanentno donosi savremena tehnologija moe se reiti na tri naina: - direktnom transkripcijom strane rei na srpski jezik, - korienjem nae verzije korena rei od koga je posmatrana strana re nastala, i zatim formiranjem odgovarajue srpske rei i - prevoenjem na osnovu poznavanja znaenja rei. Transkripcija stranih rei u srpski jezik mora se koristiti kada dva preostala naina ne daju za na jezik prihvatljivo reenje. U pravopisu srpskog jezika utvrena su naela po kojima se strani nazivi prilagoavaju naem izgovoru i pismu. Skup pravila, utvrenih izuzetaka i uputstava veoma je obiman. ak osam strana knjge Pravopis srpskog jezika (Matica srpska, 1994.) posveeno je ovom problemu. To samo znai da e spontano uvoenje engleskih rei prema sopstvenom oseaju jezika, bez konsultovanja pravopisa, s velikom verovatnoom dati re koja nija potpuno prilagoena pravilima jezika. Pri transkripciji rei treba voditi rauna o prevoenju specifinih engleskih glasova u najblie srpske glasove, o novim glasovnim sklopovima koji se pri tome dobijaju i o mogunostima da se skovana re menja po padeima prema pravilima pravopisa. Vrlo esto engleski struni pojmovi imaju koren rei koji ve postoji u srpskom jeziku, najee preuzeti iz latinskog. U takvom sluaju umesto transkripcije mogue je praviti novu srpsku re korienjem tog zajednikg korena. Najzad, prevoenje strunih pojmova veoma je delikatan zadatak, jer se tu postavlja nekoliko ozbiljnih problema. Prvo, prevoenje zahteva odlino poznavanje i struke i maternjeg jezika da bi rezultat bio prihvatljiv za optu upotrebu. Drugo, za prevoenje termina potrebno je vreme da se nae najbolja forma, pa prevedena re uvek ulazi u konkurenciju sa ranije prihvaenim transkribovanim izrazom koji se do tada moda ve sasvim odomaio. Tree, engleski jezik ima mogunost veoma saetog izraavanja, to srpski jezik nema. Zbog toga se prevodi nekih termina u oblasti audiotehnike, silom prilika, pojavljuju kao rogobatni izrazi, sklopovi vie rei, esto i kao dui opis pojma, to sve zajedno nije pogodno za savremenu komunikaciju. Evo primera sva tri pristupa na jednom istom pojmu. To je engleska re equaliser, koji oznaava poznati, standardni iroko primenjivani audio ureaj. Transkribovana, ova re se pojavljuje u nekoliko oblika kao to su ikvilajzer, ekvilajzer, ekvalajzer, itd. Zajedniki koren je latinska re ekvalizacija to znai ujednaavanje. Kada se od nje poe, dobija se sasvim solidna srpska re ekvalizer, tj. ureaj koji vri ekvalizaciju. Najzad, u nekim strunim dokumentima moe se sresti i


25

prevod koji glasi amplitudski korektor. Prevod opisuje naim reima ono to taj ureaj radi. Standardizacija termina Postupak koji u strunu terminologiju uvedi izvestan red, bar u oblasti osnovnih pojmova, jeste standardizacija. To znai da postoji standard, kao poseban pisani dokument, u kome se taksativno pobroje pojmovi, obino navedeni paralelno s prevodima na glavne svetske jezike, sa kratkim objanjenjem njihovog znaenja. Nakon proglaenja takvog javnog dokumenta, koji kao i drugi standardi ima snagu zakona, u strunoj literaturi obavezna je primena termina koji su u njemu navedeni. Eventualne jezike alternative ne mogu se koristiti u zvaninoj strunoj komunikaciji. U naoj zemlji postoji takav standard, nosi oznaku JUS N.N4.103 i naziv Elektroakustika - Ureaji audio sistema: opti termini, definicije i raunske metode. Interesantno je da se u spisku pojmova na prvom mestu nalazi audio sistem (engleski sound system, francuski systme lectroacoustique). To znai da je upotreba rei audio standardizovana u srpskom jeziku. Jasno je da se ovakvim dokumentom ne mogu obuhvatiti svi relevantni pojmovi koji su u svakodnevnoj upotrebi, pogotovo to se tehnologija stalno razvija i pojavljuju se nove rei. Ipak, postojanje standarda namee inenjerima obavezu da vode rauna o terminologiji koju koriste. 1.7 Kratka istorija audiotehnike Veoma je teko na saet nain prikazati istoriju audiotehnike. U periodu postojanja ove oblasti, koji traje samo neto due od stodvadeset godina, desilo se mnogo znaajnih dogaaja, bilo je prelomnih trenutaka, a pojavilo se i hiljade relativno znaajnih patenata ugraenih u istoriju audio ureaja kakve ih danas poznajemo. Napraviti reprezentativni izbor najznaajnijih dogaaja i prikazati ih na kvalitetan nain u ogranienom prostoru gotovo je nemogu zadatak. Moe se rei da istorija audiotehnike ima svoja dva paralelna koloseka: istoriju velikih pronalazaka, koji su skokovito menjali tehnoloke tokove, i istoriju trita audio ureaja i sistema, koje je imalo specifian razvoj voen sopstvenim ekonomskim zakonima, koje je nita manje uticalo na stanje u savremenoj audio tehnologiji. Preplitanje ova dva aspekta tokom istorije ini sa svoje strane izbor najznaajnijih dogaaja krajnje sloenim. Zato ono to ovde sledi treba posmatrati samo kao jedan mogui spisak znaajnih datuma. Poetak audiotehnike vezuje se za dva bliska dogaaja koja su se odigrala krajem prolog veka. Graham Bel je 1876. godine patentirao telefon, spravu koja primenom elektriciteta moe da prenese zvuk na daljinu. Osnovu pronalaska inio je prvi elektroakustiki pretvara koji je zvuni pritisak pretvarao u elektrini signal i obrnuto. Godinu dana kasnije, 1877. godine, Tomas Alva Edison prijavio je svoj patent: mehaniko-akustiki pretvara za pretvaranje modulacije mehanike brazde u ujan zvuk. Bio je to prvi fonograf, pretea gramofona, koji je zapisivao zvuk na votanom cilindru. Na taj nain napravljen je prvi zvuni zapis. Ova dva dogaaja sa kraja prolog veka mogu se smatrati poetkom audiotehnike. Ostvaren je prenos zvune informacije


26

udaljenom sluaocu i omogueno je da se takve informacije zapisuju radi kasnije reprodukcije. Istorija zvunog zapisa Izlazak zvunog zapisa iz laboratorijske ekskluzive na iroko trite omoguio je amerikanac nemakog porekla Emil Berliner pronalaskom okrugle ravne ploe koja je zamenila cilindar kao format zvunog zapisa. Godine 1888. Berliner je prikazao gramofon, spravu koja reprodukuje zvuni zapis sa okruglog diska od elaka, u naem jeziku nazvanog gramofonska ploa. Forma diska umesto cilindra omoguavala je masovnu proizvodnju metodom presovanja. Time su stvoreni uslovi za kasniji razvoj muzikog trita, odnosno audio industrije kao drugog paralenog koloseka u audiotehnici. Trebalo je da proe oko trideset godina od tih prvih poetaka pa da audiotehnika, tanije pronalazak gramofona kao verzije fonografa, ue u iroki svet kune zabave. Poetkom ovoga veka pojavila se na tritu sprava za reprodukciju zvunog zapisa sa ploa, iji se primerci i danas mogu nai na po nekom tavanu, ili se uvaju kao dekorativni element zbog trube i politirane drvene kutije u kojoj se krije mehanizam na navijanje. Izuzetno visoka cena u to vreme nije odmah dozvoljavala njihovo masovnije irenje. Ipak, postoje podaci da je ve 1919. godine prodato vie od dva miliona ovakvih ureaja. U razvoju postupaka snimanja zvuka svakako je znaajna i pojava zvunog filma. Bilo je to 1927. godine, a prvi zvuni film se zvao Dez peva (The Jazz Singer). Tako nastaje posebna grana razvoja audiotehnike koja je pratila prvo filmsku, a kasnije televizijsku sliku. Danas je ova sprega slike i zvuka osnova monog trita zabave, kroz film televiziju, multimedijalne forme, internet itd. Niz pronalazaka koji je usledio permanentno je usavravao kvalitet zvunog zapisa. Ve 1926. godine pojavio se elektrini pretvara za reprodukciju zapisa sa ploe, to neki analitiari smatraju za prvi korak prema kasnijoj reprodukciju zvuka visoke vernosti. Tokom 1948. godine firma Columbia prikazala je ploe od vinila sa brzinom obrtanja 33 1/3 obrtaja u minuti. Bila je to prva LP (dugosvirajua) ploa. Prva stereo ploa pojavila se 1958. godine i HI-FI industrija je poela sa svojim zamahom, a bez nje mnogi patenti ostali bi zauvek u laboratorijama. Interesantno je da se prva ideja o magnetskom zapisivanju signala pojavila u jednom amerikom asopisu jo 1888. godine. Ipak, prvi magnetofon, sprava za magnetsko zapisivanje zvuka, pojavio se kao patent u Danskoj 1898. godine (pronalaza Valdemar Poulsen). Prema toj ideji, zapisivanje se vrilo na elinoj ici. Kvalitet njegovog zapisa bio je inferioran u odnosu na gramofon koji je ve postojao, pa je magnetski zapis jo dugo ostao samo u laboratorijama. Godine 1930. pojavljuje se magnetofon koji belei zapis na elinoj traci irine 1/2 ina, to je standard irine koji se zadrao do danas. Magnetofonska traka u svom dananjem obliku pojavljuje se tokom tridesetih godina u Nemakoj. Tako je u Berlinu 1934. godine firma AEG pokazala prvi magnetofon u dananjem smislu te rei, sa magnetskom trakom na plastinoj osnovi koju je pravila firma BASF i mehanikim transportom trake, koji je po svojim principima bio osnov svih kasnijih modela magnetofona (vidi se da veliki proizvoai u oblasti audio tehnologije svoju trinu trku poinju pre skoro sedamdeset godina). Tokom 1935. godine napravljeni su prvi eksperimentalni muziki snimci sa ovim ureajem. Opet firma AEG tokom 1940. godine pokazala je usavreni magnetski zapis, zasnovan na principima koji


27

se i danas koriste (visokofrekvencijska predmagnetizacija), i koji je omoguavao dovoljno visok kvalitet zapisa (odnos signal/um oko 60 dB).

Slika 1.9 - Neki oblici fonografa sa poetka 20. veka Istorija audio elektronike i pretvaraa Bitan dogaaj u razvoju elektronike, a posredno i audiotehnike, bio je pronalazak triode. Zbog poetnih problema sa tehnologijom proizvodnje, pre svega dobijanjem dovoljnog vakuuma u cevima, tek 1912. godine prikazan je prvi komercijalni audio pojaava, istina pre svega za vojne potrebe. Moe se rei da taj dogaaj oznaava poetak razvoja audio elektronike. U prii o razvoju audiotehnike interesantan je i podatak da je prva komercijalna radio stanica u svetu poela sa radom 2. novembra 1920. godine. Znaaj ovoga dogaaja je veliki, jer se komercijalna strana audiotehnike preko sila koje deluju na tritu pokazala kao glavni motor daljeg razvoja tehnologije. Potrebe radio stanica preko trita doprinele su razvoju mikrofona. Prvi kondenzatorski mikrofon napravljen je 1917. godine, a komercijalno je bio dostupan poetkom dvadesetih godina. Ovaj ureaj odmah je naao svoje mesto u tadanjim radio stanicama. Dinamiki mikrofon je komercijalizovan krajem dvadesetih godina. Prva praktina, komercijalna realizacija dinamikog zvunika sa kartonskom membranom, dakle u obliku kakav se principijelno i danas koristi, pojavila se 1925. godine. Dananji oblici zvunika rezultat su sedamdesetogodinjih usavravanja i poboljavanja principijelno iste elektromehanike konstrukcije.


28

Digitalni audio Jedna od prekretnica u istoriji audiotehnike bila je pojava digitalne tehnike i njeno ukljuenje u audio tokove. U laboratorijskim uslovima prvi digitalni zapis signala pojavio se sredinom pedesetih godina, a 1961. godine prikazana je prva digitalna simulacija reverberacije uz pomo raunara. Deset godina kasnije, 1971. godine, prikazana je digitalna linija za kanjenje. Digitalni audio magnetofon prikazala je britanska radiodifuzna kua BBC 1971. godine. Meutim, ekspanzija ove tehnologije i pojava digitalnih audio snimaka na tritu vezana je tek za kraj sedamdesetih i poetak osamdesetih godina. Tokom 1972. godine u Japanu su se pojavili prvi snimci napravljeni sa digitalnim masterom, a 1972. godine BBC poinje da primenjuje sisteme za distribuciju signala u digitalnom obliku irom Velike Britanije. Jo je interesantno pomenuti da su se 1976. godine pojavili snimci Enrika Karuza oieni digitalnom obradom signala uz pomo raunara.

Pojam mastera u audiotehnici ima vie znaenja. Ovde oznaava finalnu verziju studijskog snimka.

Ipak, jedna od najznaajnijih, i moda poslednjih velikih pojava u seriji digitalnih inovacija je CD kao sistem zapisivanja i optikog oitavanja digitalnih signala. Ideja za sistem zapisivanja sa kompakt diskom objavljena je 1980. godine, a odgovarajui CD reproduktor 1982. godine. Ve u leto 1983. godine na tritu su se pojavili prvi CD reproduktori, reklamirani u to vreme kao muzika bez uma. Od tada do danas, digitalni oblik signala duboko je utemeljen u savremenoj audiotehnici. Gotovo da se moe rei kako time prestaje istorija i poinje onomto se zrenutno naziva savremeno doba, koje vie nema tehnolokih lomova i prekretnica, ve se samo vidi lagana reka bezbrojnih, stalnih poboljanja i usavravanja. Vidi se i neumitna integracija do sada nezavisnih tehnologija audiotehnike, raunarske tehnike, telekomunikacione tehnike (telefonije) i video tehnike u jedinstvenu tehnologiju proizvodnje i prenosa slike i zvuka.

AUDIO SISTEMI - Tema 2

29

2. ULO SLUHA KAO PRIJEMNIK 2.1 Uvod

ulo sluha predstavlja senzorski deo ovekovog sistema za komunikaciju zvukom (zajedno sa vokalnim traktom kao kontrolisanim izvorom zvuka). Ono je anatomski i fizioloki prilagoeno registrovanju zvunih pojava u vazduhu kao mediju. U drugim sredinama, na primer u vodi, ulo sluha zbog neprilagoenosti na ovu sredinu menja svoje osobine i ak gubi neke sposobnosti (na primer: nemogunost odreivanja pravca nailaska zvuka kada je glava zaronjena u vodu).

Rezulta rada ula sluha je zvuna senzacija koja nastaje pod dejstvom spoljanjih zvunih nadraaja. U kontekstu problema kojima se bavi audiotehnike ovo ulo je krajnja taka audio sistema. Zvuni nadraaj, a to je zvuni pritisak koji iz vazduha deluje na ulo sluha, moe se u fizikom smislu smatrati izlaznom veliinom audio sistema. U sutinskom smislu, izlaz audio sistema je kompleksna svest o prisustuvu zvunog nadraaja, to jest saznanje da se u tom trenutku uje neki zvuk.

U organizacionom smislu ulo sluha se moze podeliti na dva osnovna dela: na fiziki deo i na psiholoki deo. Fiziki deo ula sluha ini sve ono to se anatomski i fizioloki nalazi u njegovom sklopu. To je sloeni sistem koji se sastoji od dva uva sa senzorima u njima, centara u kori velikog mozga i nervnih puteva koji ih povezuju. Psiholoki deo ula sluha ini nematerijalna sfera reagovanja na zvunu pobudu koje kao rezultat daje zvunu sliku u svesti sluaoca. U takvoj podeli moe se rei da anatomski deo ula sluha posreduje izmeu zvunog polja i svesti oveka.

Ovakva podela ula sluha na dva dela uinila je da se u akustici razviju dve relativno nezavisne oblasti: fizioloka akustika, koja se bavi anatomijom i fiziologijom fizikog dela ula, i psiholoka akustika, koja se bavi percepcijom zvuka i formiranjem zvune slike. Fiziki deo ula sluha obraen je u izvesnoj meri u okviru predmeta Elektroakustika. Zbog toga e ovde biti ponovljene samo najznaajnije injenice vane za razumevanje procesa percepcije. Poznavanje psiholokog dela ula sluha znaajno je za razumevanje zahteva koji se postavljaju pred audio sistemima. Zbog toga e proces percepcije, svojstva zvunog polja koja utiu na stvaranje zvune slike i dimenzije same zvune slike biti tema u nastavku. 2.2 Struktura ula sluha Proces koji se unutar ula sluha odvija od prijema zvunih informacija iz zvunog polja do adekvatne reakcije u svesti oveka podrazumeva prenos informacija sloenim putevima. Dananje poznavanje tih procesa nije ujednaeno po svim njihovim


30

segmentima. Rad fizikog dela ula sluha poznat je u gotovo svim njegovim detaljima, kako sa aspekta anatomije, tako i sa aspekta fiziolokih procesa koji se odvijaju pri sluanju. Brojni eksperimenti iji su rezultati objavljeni do danas pokazali su kako funkcionie mehanizam spoljanjeg, srednjeg i unutranjeg uva i putevi prenoenja neuralnih signala do mozga.

Meutim, psiholoki deo ula sluha i danas predstavlja samo delimino obraenu temu. Razlozi, naravno, lee u njihovoj slonosti, ali i u injenici da je nemogue spolja pristupiti svim pojedinanim procesima koji se deavaju u modanim centrima, a koji ine materijalno okruenje u kome nastaje svest o prisustvu zvukova. Ispitivanja u oblasti psiholokog dela ula sluha mogu biti samo indirektna. Uz to, veliki deo onoga to ini proces sluanja zbog raznih specifinosti ne moe se predstaviti inenjerskim modelima. U inenjerskoj praksi prisutna je potreba da se zbivanja unutar ula sluha predstave nekim jednostavnim i lako razumljivim modelima. To najee vodi ka intuitivnom modelu uva kao jednostavnog spektralnog analizatora, jer je taj ureaj deo svakodnevnog inenjerskog iskustva. Tada se svi procesi u audio sistemima posmatraju kroz frekvencijsku karakteristiku prenosnih puteva, smatrajui da je to kljuno za ujni doivljaj. Naalost, ovakav model ula sluha samo delimino i u ogranienim uslovima pobude odgovara sloenoj stvarnosti. Za veinu realnih zvunih stimulusa ovakav model ne prua objanjenja za sve fenomene u procesu percepcije zvune slike. Opta blok ema ula sluha Da bi se bar delimino objasnila sloenost procesa sluanja na slici 2.1 prikazana je pojednostavljena blok ema ula sluha. Karakteristino za ulo sluha je da postoje dva fiziki identina puta informacija koji polaze od levog i desnog uva. Na njih deluju dve manje ili vie nezavisne pobude: zvuni pritisci na levom uvu pL i na desnom uvu pD. Razlike meu njima zavise od pravca nailaska zvuka, od prirode zvuka i od fizikog okruenja.

slunikanal neuronski puteviBO i SK BM S

slunikanal neuronski puteviBM S

centri umozgu

zvucni talas vibracije neuralni signali svest

putujuci talas

BO i SKpL

pD

Slika 2.1 - Blok ema koja uproeno prikazuje do danas poznate procese u ulu sluha. Oznake

na slici: BO - bubna opna, Sk - slune koice, BM - bazilarna membrana, S - senzori.

Na poetku svog puta kroz uvo informacije su u obliku zvunog talasa, nastavljaju kao vibracije bubne opne i slunih koica, du bazilarne membrane kao putujui talas, zatim kao neuralni elektrini signali u receptorskim elijama i neuronima koji od unutranjeg uva vode nadraaje do centara u mozgu. Najzad, sve informacije se stiu u


31

centrima u mozgu, gde se od informacija iz dva izvora, levog i desnog uva, formira zvuna slika.

Sloeni fiziki procesi deavaju se i u domenu neuralnih signala. Na putu do modanih centara postoje sloeni meusobni uticaji. Tako postoje unakrsni uticaji informacija iz levog i desnog uva, a karakteristina je i pojava uticaja unapred, to je na emi ula sluha sa slike 2.1 prikazano strelicama. Neke karakteristike sluha posledica su ovakvih uticaja, kao to je pojava vremenskog maskiranja koje je objanjeno kasnije.

Prikazan ema ne obuhvata puteve delovanja povratnih sprega koji postoje u sistemu. Takve sprege se, pre svega, javljaju u delu neuronskih puteva. Karakteristina je i povratna sprega koja iz centra u mozgu deluje na srednje i unutranej uvo. Ova pojava e biti detaljnije objanjena u poglavlju o pomeranju granice ujnosti. Uticaj slunog kanal Prvi element na putu zvuka iz spoljanje sredine ka senzorima je sluni kanal. To je cevica sa prednje strane otvorena, a sa zadnje strane zatvorena impedansom bubne opne, kao to je prikazano na slici 2.2. Kao takva, ona pri zvunoj pobudi iz spoljanje sredine ispoljava svoje rezonantne frekvencije koje se javljaju na frekvencijama na kojima je njena duina jednaka celobrojnom umnoku etvrtine talasne duine.

A B

200 1000 100000

2

4

6

8

10

12

poja

canj

e (d

B)

frekvencija (Hz)

Slika 2.2 Izgled slunog kanala u preseu (gore) i amplitudska prenosna

karakteristika izmeu taaka A i B (dole).


32

Rezonance cevi manifestuju se u prenosnog karakteristici uva kroz maksimume koji nastaju relativnim pojaanjem u oblasti rezonantnih frekvencija. Prva takva rezonanca (etvrttalasna) pojavljuje se u oblasti izmeu 3 kHz i 4 kHz. Uticaj rezonanci slunog kanala vidi se na njegovoj amplitudskoj prenosnoj karakteristici prikazanoj na slici 2.2. Kao to je pokazano u prethodnoj temi, upravo u toj zoni uvo ispoljava najveu osetljivost. Procesi na bazilarnoj membrani Za inenjersko razumevanje onoga to se deava u formiranju zvune slike, osim elemenata iz domena psihologije rada ula sluha, veoma je znaajno sagledavanje prirode fizikog procesa na bazilarnoj membrani. Svaka zvuna pobuda rezultuje putujuem talasom u vidu vibracija koji se kree od ovalnog prozora, koji ini ulaz unutranjeg uva, du bazilarne membrane prema njenom kraju. Ovo putovanje talasa odvija se sve do mesta na membrani gde se pobudna frekvencija poklapa sa frekvencijom sopstvene mehanike rezonance membrane. Tu energija talasa koji putuje membranom pobuuje njenu sopstvenu rezonancu, to rezultuje maksimalnom amplitudom vibracija. U toj zoni se prostiranje talasa zaustavlja, jer sva njegova energija biva apsorbovana od strane rezonantnog procesa membrane. Iza tog mesta membrana pri pobudi samo jednom frekvencijom ostaje u stanju mirovanja. Mehanike rezonance bazilarne membrane javljaju se popreno u odnosu na njenu duinu. Vrednost frekvencije rezonance odreena je zategnutou membrane u poprenom pravcu i drugim relevantnim mehanikim svojstvima. Kontinualna promena ovih parametara du membrane ini da se i frekvencije rezonance kontinualno menjaju. Pozicija najvie frekvencije rezonance (20 kHz) je na samom poetku membrane, neposredno pored ovalnog prozora, a najnia (oko 20 Hz) na samom njenom kraju.

Slika 2.3 - ematski prikaz dejstva zvune pobude na bazilarnu membranu

Ovo zbivanje je prikazano uproenom prostornom emom na slici 2.3. Vidi se pojednostavljen prikaz prostiranja jednog putujueg talasa du bazilarne membrane. Vibracije kreu sa prostiranjem od ovalnog prozora na levoj strani slike, gde se pobuda prenosi iz srednjeg uha. Iza zone na membrani gde se javlja rezonanca vibracija vie nema. Na slici 2.4 ematski je pokazan oblik dijagrama obvojnice amplitude vibracija bazilarne membrane koji bi otprilike odgovarao zbivanju sa slike 2.3.


33

-max

0

+max

rezonanca

rela

tivna

am

plitu

da o

scila

cija

du` ina bazilarne membrane

Slika 2.4 - ematski prikaz obvojnice amplitude vibracija bazilarne membrane

kada je pobuena zvukom jedne frekvencije, i koji odgovara situaciji sa slike

2.3.

Sa donje strane bazilarne membrane, itavom njenom duinom, nalaze se receptorske elije koje reaguju na svaki pokret membrane. Sa slika 2.3 i 2.4 jasno je da svaki nadraaj, ak i kada je veoma uskog spektralnog sadraja, proizvodi pobudu receptora du velikog dela membrane. Frekvencija pobude odreuje samo mest

b.audiotehnika - Miomir Mijic

Documents

Transcript of b.audiotehnika - Miomir Mijic