Estrutura e Índice


Introdução ao tema e aos tópicos tratados pela monografia, baseando-se principalmente em demonstrar a importância do tema Áudio Digital, suas aplicações mais modernas e fundamentos que justifiquem a elaboração de um estudo tão abrangente sobre este assunto. Introdução ao leitor das duas vertentes básicas seguidas pela monografia: importância do áudio nas aplicações de informática, e a importância da informática na manipulação de áudio digital.
  Este capítulo tem por objetivo introduzir os conceitos do áudio de forma geral, suas características principais quando associado à informática e o funcionamento básico de periféricos de som em microcomputadores.
    1.1  Características físicas do som: Explicação das propriedades básicas das ondas sonoras que possuam relevância para o posterior entendimento da estrutura e funcionamento do áudio digital.
    1.2  Som analógico: Como uma informação sonora pode ser registrada para posterior reprodução de forma analógica. Descrição do processo de gravação analógica, seu funcionamento e de como se comporta uma onda sonora armazenada analogicamente em uma mídia.
    1.3  Som digital: Como uma informação sonora pode ser registrada para posterior reprodução de forma digital. Características básicas de uma gravação digital, seu esquema interno de funcionamento e as propriedades atribuídas a uma onda sonora que é armazenada em formato digital.
    1.4  Placas de som: Funcionamento e apresentação descritiva de seus componentes: chip sintetizador, conversor analógicoð digital e vice-versa, interface MIDI, chip de processamento de sinal digital  (DSP), chip ASP, entre outros.
Este capítulo pretende explicar todos os fatores, componentes e processos que influenciam na geração de som sintetizado pelo chip de síntese das placas de áudio e pelos dispositivos e instrumentos específicos para esta finalidade, incluindo descrições do padrão MIDI, histórico da síntese de som, etc.
    2.1  Conceito e funcionamento da síntese: Explicação do processo de síntese de som, e do conceito de áudio sintetizado.
      2.1.1  Ondas básicas: Utilização e comportamento das ondas senoidal e quadrada.
      2.1.2  Ondas complexas:Utilização de ondas formadas pela combinação de diversas ondas básicas. Descrição do processo de modulação e funcionamento de filtros.
    2.2  Histórico da síntese de som: Histórico completo e detalhado de como iniciaram-se as primeiras tentativas de criar novos sons do nada e descrição de todo o processo de desenvolvimento da síntese analógica até a moderna síntese digital de hoje.
    2.3  O padrão MIDI: Definição do padrão de comunicação de áudio digital MIDI(Musical Instruments Digital Interface) , sua importância e seu funcionamento.
    2.4  Transmissão de informações pela interface MIDI: Como é realizada a transmissão de dados sonoros através da interface de comunicação definida pelo padrão MIDI.
      2.4.1  Aspectos físicos: Como se dá o cabeamento, conexões e funcionamento dos dispositivos físicos da interface.
      2.4.2  Aspectos lógicos: Descrição das mensagens MIDI, seu funcionamento, composição e situações diversas onde são empregadas.
    2.5  Síntese FM x Síntese Wavetable: Comparação entre estes dois tipos de síntese de som. Demonstração das diferentes qualidades do áudio gerado pela síntese FM (mais antiga mas ainda em uso) e pela Wavetable (mais moderna, com samples de instrumentos reais) e explicação do funcionamento de ambas.
    2.6  Síntese da fala: Definição de síntese de voz, suas aplicações, funcionamento e exemplos.
    2.7  Estrutura de arquivos MIDI: Definição da estrutura de um arquivo .MID, mostrando como as informações musicais são armazenadas de forma análoga ao de uma partitura. Demonstração de sua fundamental importância para aplicações musicais profissionais.
Capítulo que tem por objetivo mostrar as diversas aplicações do som digitalizado, seu processo de aquisição, digitalização e posterior recuperação, bem como as propriedades assumidas pela onda sonora ao ser armazenada na forma de um arquivo de som digitalizado.
    3.1  Conceito e funcionamento do processo de digitalização: Explicação do conceito de áudio digitalizado e descrição do processo de conversão analógico Þ digital, desda aquisição dos sons desejados (sampleamento) até o armazenamento digital e posterior reprodução.
    3.2  Propriedades do áudio digitalizado: Definição e descrição de cada parâmetro atribuído ao som digitalizado e sua influência na qualidade final. Demonstração dos conjuntos de valores mais usados em gravações. Diferenciação de gravações mono e stéreo.
      3.2.1  Taxa de sampleamento (sample rate): Explicação da influência da escolha de uma taxa de sampleamento para a digitalização de um som. Explicação de como essa opção pode ser considerada a definição de "resolução horizontal" da onda sonora digitalizada. Enumeração das opções padrão para sample rate.
      3.2.2  Tamanho do sample (sample size): Explicação de como o sample size determina diretamente o número de opções para a representação de cada amostra da onda e conseqüentemente sua qualidade final. Explicação de como essa opção pode ser considerada a definição de "resolução vertical" da onda sonora digitalizada. Enumeração das opções padrão para sample size (8 ou 16 bits), e exemplos da qualidade de cada uma.
    3.3  Softwares para tratamento de áudio digitalizado: Descrição bastante detalhada e abrangente do funcionamento dos programas de manipulação e edição de arquivos de som digitalizado, descrevendo suas funções básicas, avançadas, seus efeitos e exemplificando alterações feitas sobre ondas digitalizadas e comparando-as com os sons originais.
Capítulo explica os padrões mais utilizados de arquivos sonoros e seus respectivos tamanhos médios, bem como os mais alternativos e menos difundidos. Demonstração qualitativa dos métodos de compressão utilizados por cada um desses padrões de arquivos, quando existente.
    4.1  Definição de compressão de áudio e formatos de arquivos sonoros: Explicação do que é e de como funciona a compressão de áudio, e no que consiste um determinado padrão de arquivo sonoro.
    4.2  Arquivos WAVE: Referência ao arquivo padrão de sons digitalizados, acrescido de cálculos básicos de seu tamanho final, baseado nas propriedades definidas para o áudio e na sua duração. Explicação do esquema Little Endian de armazenamento de valores binários nos processadores da família Intel. Descrição também do formato raw data que assemelha-se bastante ao padrão Wave.
    4.3  Arquivos de módulo (.MOD): Demonstração deste padrão pouco difundido, mas que desperta um especial interesse por juntar aspectos da estrutura dos arquivos MIDI (informações musicais sobre notas, duração e loops característicos de uma partitura) com sons digitalizados do meio exterior, como nos arquivos Wave. Exemplos de arquivos de módulo. Estipulação do tamanho médio desse padrão de arquivos.
    4.4  Arquivos MPEG (.MP3): Explicação básica da estrutura de um arquivo MPEG Layer 3 (.MP3) e seu surgimento histórico. Definição da taxa de fluxo de dados fixa e variável. Descrição do funcionamento do algoritmo de compressão de dados e suas implementações em diferentes CODECs. Demonstração da importância atual desse padrão sonoro, de sua incrível difusão mundial, principalmente na Internet, e das conseqüências de tal popularidade para a indústria fonográfica.
Este capítulo mostra os vários métodos possíveis para armazenamento de informação sonora, bem como as diversas mídias disponíveis para tal, suas capacidades e eficiência em cada caso de gravação de diferentes tipos de áudio.
    5.1  Mídias de armazenamento: Explicação do que é uma mídia de armazenamento de dados e como ela pode ser utilizada para gravações de áudio.
    5.2  Armazenamento digital: Explicação de como funciona o método de armazenamento digital de informações sonoras digitalizadas, e das mídias disponíveis que empregam este tipo de gravação.
      5.2.1  Armazenamento digital magnético: Definição de como a informação sonora é magneticamente armazenada numa mídia digital. Citação de mídias que utilizam este tipo de armazenamento, como a DAT (Digital Audio Tape).
      5.2.2  Armazenamento digital ótico: Demonstração de como é realizada uma gravação digital numa mídia que emprega armazenamento ótico. Explicação de como é realizada a "queima" de um CD de áudio, seu funcionamento e suas propriedades.
    5.3  Armazenamento analógico: Este item fala dos métodos de armazenamento analógico de som ainda em uso, dos que estão tornando-se obsoletos e do funcionamento de cada um. Mostrar as limitações do armazenamento analógico em relação à qualidade da gravação e à sua manutenção após muito tempo de uso.
      5.3.1  Armazenamento analógico magnético: Mostra como um som pode ser convertido para impulsos elétricos e então armazenados analogicamente numa mídia através da gravação de campos magnéticos no material que a compõe, utilizando a gravação em fita (tape) como exemplo.
      5.3.2  Armazenamento analógico mecânico: Mostrar o primeiro método de registro de informações sonoras desenvolvido pelo homem. Demonstrar como é realizada uma gravação e reprodução mecânica, utilizando o disco de vinil como exemplo prático.
Como finalização da monografia, este capítulo apresenta as aplicações mais importantes, tanto do áudio digital na informática, como da informática na produção de áudio profissional. São abordados tópicos diretamente ligados à informática, como interface de sistemas de informação, multimídia e aplicações de comunicação à distância, assim como temas onde a tecnologia da informação contribui para a realização final objetivada, como a produção musical.
    6.1  Aplicações atuais do áudio digital: Mostra as principais aplicações e funções atuais do áudio digital, e como a sua tecnologia pode auxiliar nas tarefas de vários segmentos profissionais. Explicações do seu uso como interface para sistemas de informação (tanto para entrada de dados como para saída), aplicações multimídia, aplicações de comunicação por rede, produção de áudio profissional, gravação digital e analógica em multicanal, mixagem, masterização e equalização digital, e ainda um tópico sobre softwares para produção musical, que abrange seqüenciadores, editores de partitura, arranjadores e editores de timbres.
    6.2  Desenvolvimentos recentes e futuros: A conclusão da monografia é feita com este tópico que trata das últimas evoluções dos equipamentos para tratamento de áudio digital, bem como especulação do que ainda está para surgir nesta área.
      6.2.1  Softwares para "limpeza" sonora: Mostra os programas que eliminam ruídos, chiados e interferências através de elaborados algoritmos de processamento do sinal sonoro.
      6.2.2  Silenciadores eletrônicos: Explica o funcionamento de dispositivos que eliminam artificialmente o barulho ambiente através da análise de todos os ruídos e sons que o compõe, e em função desta análise, promovem a geração de um sinal idêntico mas com forma de onda inversa.
      6.2.3  VOCoders (artificializadores e emuladores de voz): Uma visão da tendência de evolução futura destes dispositivos, demonstrando as técnicas já existentes para artificialização da voz humana (VOCoders) que podem evoluir para dispositivos de síntese de vozes verdadeiras, reproduzindo artificialmente vozes existentes no mundo real através da cópia de todos os parâmetros que compõe o timbre e a inflexão vocal de determinada voz (seja por síntese pura ou por modificação digital de uma voz já existente).
Mostra o funcionamento, a funcionalidade e objetivo da aplicação que acompanha e complementa a monografia. Fala do modo como ela processa arquivos Wave, o modo de conversão dos valores dos samples, o cálculo da média e valor máximo da amplitude da onda sonora, a alteração destes valores baseada no número entrado pelo usuário e a geração de um novo arquivo com o volume do sinal alterado. Inclusão de todo o código fonte principal da aplicação.
   

 
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