Bankovní institut vysoká škola Praha

Katedra matematiky, statistiky a informa čních technologií

Analýza a rozbor audio formát ů

Bakalá řská práce

Autor: Milan J ůza

Informa ční technologie

Vedoucí práce: Ing. Bohuslav R ůži čka, CSc.

Praha Duben 2012 Prohlášení:

Prohlašuji, že jsem bakalá řskou práci zpracoval samostatn ě a v seznamu uvedl veškerou použitou literaturu.

Svým podpisem stvrzuji, že odevzdaná elektronická podoba práce je identická s její tišt ěnou verzí, a jsem seznámen se skute čností, že se práce bude archivovat v knihovn ě BIVŠ a dále bude zp řístupn ěna t řetím osobám prost řednictvím interní databáze elektronických vysokoškolských prací.

V Praze, dne 28.4.2012 Milan J ůza Pod ěkování:

Děkuji panu Ing. Bohuslavu R ůži čkovi, CSc, za jeho trp ělivost, konzultace a odborné rady spojené s vypracováním této bakalá řské práce. Anotace:

Význam této bakalá řské práce spo čívá v seznámení čtená ře s vývojem hudby a analogových záznam ů zvuku. Vysv ětluje převod analogového signálu na digitální a dále popisuje současné digitální audio formáty. Sou částí je i popis softwaru, pot řebného pro běžnou i poloprofesionální práci s nimi.

Anotation:

The aim of this thesis is to introduce the evolution of music and ways of analogue sound record to the readers. It explains the conversion from analog signals to digital and describes current digital audio formats. It also includes a description of software reguired for common and semiprofessional work with them. Obsah

Obsah ...... 5

Úvod ...... 7

1. Vývoj hudby a analogových zp ůsob ů záznamu ...... 8

1.1. Zvuk jako fyzikální veli čina ...... 8

1.2. Vývoj hudby ...... 9

1.3. Analogové záznamy zvuku ...... 11

1.3.1. Mechanický záznam ...... 11

1.3.2. Optický záznam zvuku ...... 15

1.3.3. Magnetický záznam zvuku ...... 17

2. Digitalizace zvuku ...... 20

2.1. PCM ...... 20

2.2. Vzorkování ...... 21

2.2.1. Aliasing ...... 21

2.3. Kvantování ...... 22

2.4. Kódování ...... 23

3. Digitální audio formáty ...... 25

3.1. Bezztrátové hudební formáty ...... 25

3.1.1. WAV ...... 25

3.1.2. AIFF ...... 27

3.2. Bezztrátové hudební formáty s kompresí ...... 28

3.2.1. WavPack ...... 28

3.2.2. FLAC ...... 29

3.2.3. Apple Lossless ...... 30

3.2.4. MP3HD ...... 30

3.2.5. Monkey's Audio ...... 31 3.2.6. MPEG-4 SLS ...... 31

3.3. Ztrátové kompresní hudební formáty ...... 32

3.3.1. MP3 ...... 32

3.3.2. MPEG ...... 37

3.3.3. Vorbis ...... 39

3.3.4. AAC ...... 39

3.3.5. WMA ...... 40

4. Software ...... 41

4.1. P řehráva če ...... 41

4.1.1. WinAmp ...... 41

4.1.2. Foobar2000 ...... 42

4.1.3. MediaMonkey ...... 43

4.2. Editory ...... 45

4.2.1. GoldWave ...... 45

4.2.2. Audacity ...... 46

4.2.3. Adobe Audition ...... 47

Záv ěr: ...... 49

Seznam použité literatury ...... 50

Seznam obrázk ů ...... 53

Úvod

Cílem mé bakalá řské práce je analyzovat sou časné audio formáty a jejich možnosti. V první kapitole práce je uveden popis zvuku z fyzikálního hlediska a velice stru čně nastín ěn vývoj hudby, s kterým dále souvisí i vývoj r ůzných zp ůsob ů analogového záznamu zvuku. Další kapitola popisuje principy procesu digitalizace zvuku a jeho možné problémy. T řetí kapitola již p ředstavuje samotné digitální formáty, jejich d ělení podle typu a zevrubný popis t ěch nejpoužívan ějších a nejznám ějších z nich. Záv ěre čná kapitola se zam ěř uje na popis zajímavých program ů a jejich nástroj ů, pot řebných pro p řehrávání a úpravu hudby.

Práce se snaží docílit uceleného obsahu, který bude informa čně p řínosný a pou čný pro čtená ře neznalého problematiky hudebních audio formát ů. Měla by být zajímavá i pro pokro čilejší čtená ře, pracující s hudebními audio formáty dennodenn ě a snad jim pom ůže ujasnit si základní principy zpracování zvuku.

Důvodem výb ěru tohoto tématu bakalá řské práce je m ůj velice kladný vztah k hudb ě. Mým koní čkem je DJing, kde p ři reprodukci hudby používám analogové i digitální hudební technologie zárove ň, a proto jsem toto téma rád zkoumal a zpracoval.

7 1. Vývoj hudby a analogových zp ůsob ů záznamu

1.1. Zvuk jako fyzikální veli čina

Zvuk lidstvo provází již od po čátku věků. Zprost ředkovává člov ěku informace o okolním světě, pomocí sluchového ústrojí. Z fyzikálního hlediska je zvuk definován jako mechanické vln ění, nebo kmitání, které je schopné vyvolat v našem sluchovém ústrojí sluchový vjem. Kmity vytvá řejí v molekulách vzduchu vlny st řídav ě vysokého tlaku (zhušt ění) a nízkého tlaku (z řed ění). Vodi čem zvuku je tedy typicky vzduch, ale zvuk se ší ří i ve vod ě, nebo v pevných látkách. Čím je prost ředí hustší, tím se zvukové vlny ší ří rychleji.

Zdrojem zvuku je tedy každé chv ějící se t ěleso. O tom, zda je t ěleso dobrým, nebo špatným zdrojem zvuku, rozhoduje p ředevším jeho geometrický tvar. Dokonalým zvukovým izolátorem je vakuum, protože v něm nelze rozkmitat žádné molekuly. Jako všechny formy vlnového pohybu má i zvuk svou vlnovou délku. Je to vzdálenost mezi vrcholy následujících vln. Po čet vln vzniklých za sekundu p ředstavuje frekvenci zvuku. Frekvence takového vln ění, které je schopné v lidském uchu vyvolat sluchový vjem, se pohybuje u zdravého člov ěka přibližn ě od 16 Hz do 20 kHz. Frekvence nižší než 16 Hz se nazývá infrazvuk a frekvence vyšší než 20 kHz se nazývá ultrazvuk. Tyto frekvence sice neslyšíme, ale n ějakým zp ůsobem je vnímáme a mohou i negativn ě p ůsobit na naše lidské zdraví. Fyzikální veli čina, která charakterizuje zvuk, se nazývá hladina intenzity zvuku a udává se v dB. Práh bolesti se pohybuje kolem hodnoty 140 dB. U každého člov ěka je spodní i horní hranice frekvence, kterou slyší, značně pohyblivá. S přibývajícím v ěkem se náš sluch opot řebovává a klesá práv ě horní hranice slyšitelných frekvencí.

Zvuk se dá rozd ělit na tóny a hluky. Tóny vznikají jako zvuky se stálou frekvencí, říká se jim také hudební zvuky. Vlastnosti takového tónu jsou výška, délka, síla a barva tónu. Výška je ur čená p ředevším frekvencí. Délka tónu udává, jak dlouho bude tón znít. Síla závisí na amplitud ě zvuku a barvu ur čuje spektrální složení zvuku, tvar kmit ů a podobn ě, což ur čuje p ředevším sám hudební nástroj. Hluky jsou následkem složitého, nepravidelného vln ění. Mohou to být t řeba rány, praskání, šum ění nebo sk řípot. Hluk ů se ale v hudb ě také hojn ě využívá. Nap říklad perkusové nástroje, nebo bicí.

8 Obrázek 1. Slyšitelné zvukové pole

Zdroj: http://homen.vsb.cz/~ber30/texty/varhany/anatomie/obrazky/akustika_sluchove_pole.gif

1.2. Vývoj hudby

Tímto jsme se dostali až k hudb ě, která se zvukem samoz řejm ě úzce souvisí. Slovo hudba má p ůvod od slova housti, hráti, což ozna čovalo hru na strunný nástroj. Pozd ěji se tento termín za čal používat ve stejném kontextu jako muzika. Jak ale samotná hudba vznikala, nikdo vlastn ě p řesn ě neví. Existují t ři názory o prvotním vzniku hudby.

První hovo ří o napodobování p řírodních zvuk ů. Zp ěv pták ů, řev zví řat, zvuky bou řky a podobn ě. Pro tento názor hovo ří n ěkteré primitivní kultury a jejich pojetí hudby. Druhý názor zastává teorii o vzniku hudby jako o rytmickém doprovodu ke spole čné lidské práci. Lidé tak spole čně udržovali správné pracovní tempo.

Třetí názorový sm ěr vysv ětluje vznik hudby spole čně s vývojem řeči. Tato teorie je založena na povaze tzv. tónových jazyk ů, kdy tón jakým je slovo proneseno, má zásadní význam pro rozlišení významu r ůzných slov, která jinak zn ějí stejn ě. V zásad ě jde o to, jakou melodií proneseme dané slovo, nebo jak budeme intonovat. Mezi takové jazyky pat ří na p říklad čínština, vietnamština, mandarínština, nebo n ěkteré jazyky v subsaharské Africe.

9 Pro žádnou z těchto teorií nejsou p řesv ědčivé d ůkazy, ale je t řeba si uv ědomit, že se vzájemn ě nevylu čují. Je tedy možné, že platí i více než jedna z těchto teorií.

Po čátky vývoje hudby nejsou nikde zaznamenány. Její vývoj je v každé geografické oblasti naší Zem ě dost odlišný, proto se omezím jen na hodn ě obecné člen ění. O tom že by hudba mohla mít n ějakou minulost a mohla by podléhat n ějakému historickému vývoji, se v dávných dobách vůbec neuvažovalo. Ve starov ěku dobové písemnosti obsahovaly vždy nanejvýš jen zmínku o p ůvodu hudby. A to podle Bible. Ta definuje hudbu jako výtvor a dar Boží. Duchovní hudba byla taky v této dob ě úst ředním motivem pro rozvoj hudby.

Hudbou se v této dob ě mínila p ředevším hudba jednohlasná, vokální. Instrumentální hudba byla považována spíše za mén ěcennou. Jednohlasné vyjád ření hudby, takzvaný rytmicko monomelodický sloh, za čal ve starov ěkém Řecku a kon čí n ěkdy kolem roku 1300 a představují ho nap říklad trubadú ři a minnesäng ři.

Postupem času se za čaly vyskytovat nové formy vícehlasu, doprovázené úst řední melodií. Toto p ředstavuje období gotické a renesan ční hudby. S vývojem knihtisku a rozvojem záznamu hudby pomocí not, se za čaly hudební styly rychle ší řit a vznikaly první mezinárodní hudební styly a formy. V této dob ě vznikaly duchovní mše a sborové písn ě. Ze sv ětských forem vznikli v této dob ě nap říklad frottola (zp ěv za doprovodu loutny), nebo chanson. Toto období zaniká zhruba kolem roku 1600.

Dalším významným obdobím ve vývoji hudby je baroko. Tento směr se za čal více soust ředit na z řetelnost zpívaného slova, která se v polyfonii ztrácela. Do pop ředí se dere instrumentální hudba a melodie, doprovázená akordy. Duchovní hudba má stále velký vliv, ale velmi oblíbené jsou i lidové a sv ětské písn ě, vznikly první opery a rozvíjí se také improvizace. Konec baroka je udáván kolem roku 1750.

Další období bych charakterizoval jako období tonality. Je to období kdy se opustilo od klasického modálního zp ůsobu skládání hudby (využívání p ůltónových a celotónových interval ů) a za čalo se využívat tonálního zp ůsobu. Tonalita je zp ůsob skládání hudby pomocí tóniky, dominant a subdominant v durových a mollových stupnicích Do tohoto období tedy pat ří rokoková hudba, zam ěř ená na dekorativní detail a francouzskou šlechtu. Na ní navazuje klasicistní hudba, která nám p řinesla velikány jako je Beethoven, nebo Mozart a jejich sonáty, symfonie a concerta. Dále do tonální hudby pat ří Romantická hudba, představovaná Wagnerem, Verdim, nebo naším Dvo řákem, která se stala

10 emotivn ější a expresivn ější. Orchestr se dramaticky rozší řil a významn ě vzrostl význam koncert ů v městské spole čnosti. Posledním zástupcem tonální hudby je hudba impresionistická, která nem ěla dlouhého trvání, ale uzavírá nám tonální hudbu rokem 1910. Dostali jsme se až na za čátek 20. století. V tomto období vzniklo nep řeberné množství hudebních forem a snah o nové vyjad řovací možnosti. P řineslo do hudby experimenty s novými žánry, styly a formami, které bourají všechny známá hudební pravidla.

Takto jsme se p řenesli do sou časnosti, kde jsou st ěžejními žánry klasická hudba, folková hudba, ale p ředevším hudba populární, neboli pop. Populární hudba je ur čená širokým masám poslucha čů a vznikla s rozší řením rozhlasu a gramofonové techniky. Již nebylo třeba, aby byl poslucha č p řítomen na koncert ě. Každý člov ěk si mohl pustit v pohodlí svého domova, co se mu líbilo a tak za čalo vznikat ohromné množství žánr ů. Od jazzu, swingu, blues, p řes soul, funk, disco, metal, rock and roll, salzu, až po punk, hiphop, techno, drum and bass a spoust ě dalších a dalších.

1.3. Analogové záznamy zvuku

Rozvoj techniky v 19. a 20. století s sebou p řinesl spoustu nových objev ů a vynález ů. Mimo jiné d ůležité objevy se vynálezci v ěnovali i zp ůsob ům, jak zaznamenat zvuk, potažmo řeč a hudbu. V této kapitole si p řiblížíme známé analogové zp ůsoby záznamu. Jsou to mechanický, optický a magnetický záznam zvuku. Uvedu je zde v chronologickém po řadí tak, jak byly sv ětu p ředstaveny.

1.3.1. Mechanický záznam

Fonograf Známý vynálezce Thomas Alva Edison, na jehož jméno je vedeno více než 1000 patent ů, vymyslel roku 1877 první za řízení schopné zaznamenat a reprodukovat zvuk. Patentoval jej o rok pozd ěji a za řízení pojmenoval fonograf. Fonograf byl zkonstruován jako p řístroj, který by byl schopný zaznamenat telegrafní zprávy a ty pak opakovan ě znovu odesílat. Edison se z řejm ě nechal inspirovat p řístrojem fonautograf, který vymyslel v roce 1857 León Scott. Fonautograf um ěl zaznamenávat akustické kmity na sklen ěný vále ček pokrytý sazemi. Záznam ale nebylo možné nikterak přehrát.

Fonograf fungoval na jednoduchém principu. Kovový trychtý ř, který zesiloval zvuk, m ěl na svém dn ě p řilepenou membránu. Na p ůvodním fonografu to byla blána z rybího

11 plynového m ěchý ře. Membrána m ěla na konci p řipevn ěnou jehlu a ta byla vedena ve šroubovici na kovovém vále čku. Vále ček byl pokrytý tenkou staniolovou fólií. Byl připevn ěn na šroubu, který zajiš ťoval, že p ři otá čení se vále ček pohyboval ve sm ěru své osy. P ři záznamu se akustické kmity zesílené trychtý řem p řenášely na membránu, ta rozpohybovala jehlu, která vyryla záznam na rotující kovový vále ček. Reprodukce fungovala p řesn ě obrácen ě. Pohybující se jehla rozpohybovala membránu a z trychtý ře vycházel monofonní zvuk.

Takový záznam se nazývá hloubkový. Jehla m ění hloubku drážky, která vede jehlu po vále čku a tato hloubka odpovídala okamžité hodnot ě akustického tlaku zaznamenávané zvukové vlny. Kvalita záznamu nebyla zvlášt ě dobrá, další nevýhodou byla nemožnost vytvá ření kopií vále čků a celková doba záznamu byla jen 2 minuty.

Obrázek 2. Fonograf

Zdroj: http://inthehallofmirrors.typepad.co.uk/.a/6a00d8341c345453ef014e86ca067e970d-popup

Gramofon

10 let po vynálezu fonografu, p řišel němec Emile Berliner s novým „mluvícím p řístrojem“. Byl jím gramofon. Gramofon je kombinací dvou, v té dob ě již známých, přístroj ů. Edisonovu fonografu a hracího strojku se záznamem hudby na d ěrovaném kotou či. Jednoduše je to p řístroj na přehrávání gramofonových desek. Původní gramofony byly čist ě mechanické, s natahovacím pérovým strojkem, natahovaným pomocí kliky. Skládaly se z pohonného mechanismu, který otá čel talí řem pro otá čené desky a snímacím hrotem.

12 Hlavní rozdíl oproti fonografu je záznam zvuku na plochou, kruhovou, gramofonovou desku. Ta se p ůvodn ě vyráb ěla ze šelaku. Materiál to byl velmi tvrdý a k řehký a p řehrávací jehly se velmi rychle opot řebovaly a poté zkreslovaly nahrávku a ni čily desku. Oproti vále čku fonografu, se dala gramofonová deska pomocí pákového mechanismu snadno kopírovat a to umožnilo vyráb ět desky ve v ětších sériích, tudíž i levn ěji Plochý tvar desek pozd ěji umožnil i výrobu lisováním. Na jednu stranu p ůvodních šelakových desek se vešly 3 minuty záznamu, na v ětší typ tém ěř 5 minut. Jehly pot řebné pro p řehrávání byly hrubší a i drážky v deskách širší, než jak je známe dnes. Rychlost otá čení byla 78 otá ček za minutu.

Postupem času byly desky zdokonalovány a výrobci st řežili svá tajemství výroby jako oko v hlav ě. P řed nástupem magnetického a digitálního záznamu, byly materiály na výrobu desek p řevážn ě kopolymer, vinylchlorid a vinylacetát a další utajované p řísady.

Gramofonové desky byly vydávány v r ůzných verzích. Single play (SP), p řehrávané rychlostí 45 otá ček za minutu (rpm), o pr ůměru 17 cm, obsahovaly v ětšinou jen dv ě písn ě (jednu z každé strany) – single. Long play (LP), přehrávané rychlostí 33,1/3 rpm o pr ůměru 30 cm, obsahovala v ětšinou celé album. Vzácn ěji vycházely extended play (EP) desky. Velikostn ě byly shodné s SP typem, ale obsahovaly 2 nebo i 3 písn ě na jedné stran ě, pokud měly zmenšený st řed. Mívaly také speciální obaly. Posledním typem gramodesek byl typ GL. P řehrávací rychlost byla 33,1/3 rpm, nebo 16,2/3 rpm, používaná výhradn ě pro mluvené slovo. Pr ůměr GL desky byl 25 cm.

Zp ůsob zápisu na gramofonové desky byl jiný než u fonografu. Jednalo se zde o stranový záznam zvuku. Stranová výchylka rycího za řízení byla úm ěrná okamžité hodnot ě akustického tlaku zaznamenávané akustické vlny. Takto se na gramodesky zaznamenávalo tém ěř celé 20. století.

Roku 1920 byl gramofon vylepšen o snímací hrot s mechanicko-elektrickým m ěni čem, který byl umíst ěn v přenosce. Zde se mechanický signál m ěnil na elektrický. Snímací systém byl založen na piezoelektrickém, nebo magnetodynamickém principu. Elektrický signál byl pomocí ovládacích obvod ů zesílen a poté transformován zp ět na akustický signál pomocí reproduktor ů. S rozvojem stereofonie se za čal používat stereofonní mechanický záznam, vyvinutý v Británii roku 1933 firmou EMI. Tento zp ůsob záznamu se nazývá stranov ě-hloubkový. Využívalo se obou zp ůsob ů záznamu najednou. Aby se hloubkový záznam neopot řeboval více, pooto čily se sklon záznamu pod úhlem 45 stup ňů . Signál každého kanálu se takto ryl do boku drážky. P ři p řehrávání se pak pohyb snímacího hrotu

13 mechanicky rozd ěloval na dva pohyby, odpovídající signál ům z levého a pravého kanálu. Postupem času se m ěnil i materiál v použitých hrotech. Od ocelových jehel, p řes safírové, až po dnešní diamantové.

Gramofony překvapiv ě přežily až do dnešních dn ů. M ůže za to ur čitou m ěrou nostalgie, která s těmito p řístroji souvisí. Mnoho lidí má ješt ě dnes doma své staré sbírky gramofonových desek z mládí a s tím souvisí pot řeba je na n ěč em p řehrát. Alba již na gramodeskách u nás v ČR tém ěř nevycházejí, ale ve sv ětě je trend spíše vzr ůstajícího charakteru. Mnoho lidí nedá na analogový zvuk dopustit. Kupují si drahé audio vybavení a relaxují p ři poslechu gramofonových desek. Gramofony se vyvíjely a stále se ješt ě dál vyvíjet budou.

Zajímavostí je, že Česká republika je leader v tomto pr ůmyslu. Respektive firma GZ Lod ěnice je dnes nejv ětším a také nejstarším výrobcem a exportérem vinylových desek na sv ětě. Rozmach CD nosi čů výrobu tém ěř zni čil, na čas se všech 60 lis ů dokonce zastavilo. Výroba ale přežila a to díky DJ ům, metalovým fanoušk ům a undergroundovým kapelám, kte ří si nechávali lisovat svá díla ve vlastních, limitovaných, sb ěratelských nákladech. Dnes tato firma spolupracuje se sv ětovými vydavateli, jako jsou Universal, Sony, Warner EMI a spousta dalších, ale v ětšinu produkce tvo ří malonákladové zakázky pro kapely z celého sv ěta. V roce 2006 bylo do sv ěta expedováno 4,5 milionu vinylových, v roce 2010 už to bylo 5,5 milionu desek a každý rok toto číslo stoupá. Nejmenší možný náklad na výrobu je 250 desek, ale pokud člov ěk opravdu chce vyrobit zvláštní a unikátní kusy, rádi mu zde vyhoví. I dnes je český vinyl ekvivalent pro nejlepší možnou kvalitu.

Pozadu v ČR nez ůstává ani výroba samotných gramofon ů. Tradice produkce v Litovli za čala po válce a po r ůzných zm ěnách vlastník ů pokra čuje úsp ěšn ě dodnes. Nyní litovelské gramofony vyrábí firma Pro-Ject. Nabízí modely od 5000 Kč za b ěžný model, do 50 000 Kč za nejvyšší modelovou řadu. Ve srovnání s ostatními zna čkami, vyráb ějící gramofony, mají ty tuzemské nejlepší pom ěr cena/výkon.

Paradoxem je, že odbytišt ě obou firem je po celém sv ětě a zájem je velký. Tuzemský trh se ale po řád jaksi brání a snad ješt ě p řijde doba, kdy v obchodech budeme moci koupit kvalitní český výrobek a ne čínskou náhražku.

14 Obrázek 3. Vlevo p ůvodní gramofon His masters voice,

Obrázek 4. Vpravo gramofon od české firmy Pro-Ject Audiosystems – RPM 10.1 Evolution

Zdroje: http://www.creativelydifferentblinds.com/BlindImages/1683.jpg a

http://www.project-audio.com/main.php?prod=rpm101&cat=turntables&lang=en

1.3.2. Optický záznam zvuku

Optický záznam zvuku nám p řinesl filmový pr ůmysl. Tato metoda záznamu byla vyvinuta pro ozvu čení n ěmého filmu. Do té doby u filmu hrála jen živá hudební produkce. Klavírní doprovod, nebo malý orchestr, který reagoval na d ění na filmovém plátn ě. Dialogy a komentá ře obstaraly titulky. Zkoušelo se doprovázet film i hudbou z gramofonu, ale obtížná synchronizace zap říčinila, že se tento zp ůsob neuchytil. Za čal se tedy hledat zp ůsob jak uložit záznam zvuku p římo na filmový pás. Tuto metodu záznamu vyvinul Lee de Forest v roce 1920 a už roku 1928 byl promítán první ozvu čený film s touto technologií.

Princip takového ozvu čení filmu spo čívá v přem ěně elektrického signálu na sv ětelný, který je časov ě zaznamenán na filmu. Po stran ě filmového pásu, mezi perforací a snímky filmu, vznikl odd ělený pás pro zvukovou stopu. P řehrávání této stopy funguje tak, že stopáž je prosv ětlována z jedné strany úzkým pruhem sv ětla. Na druhé stran ě je fotobu ňka, která snímá prošlé sv ětlo a podle intenzity tohoto sv ětla vyšle odpovídající elektrický signál. Ten je následn ě zesílen a odeslán do reproduktor ů. Při pohybu filmového pásu se pohybuje i zvuková stopa, která svým pohybem m ění intenzitu procházeného sv ětla do fotobu ňky.

15 U tohoto řešení se ale objevil zásadní technologický problém. Pohyb filmu v promíta čce není spojitý, ale krokový. Zobrazuje se vždy jen jedno okénko filmu, které je zrovna v klidu. Zvuk oproti tomu je nutné p řehrávat kontinuáln ě, spojit ě. To se řeší tak, že filmový pás nejprve projde uklid ňovací smy čkou a teprve poté se zvuk snímá. Proto je zvuková stopa oproti filmovému pásu posunuta o 21 obraz ů. Optický zvukový záznam se po řizoval vzorkovací frekvencí do 12 kHz.

Zp ůsob ů optického záznamu bylo více. První byl hustotní záznam, nazývaný i intenzitní. Při n ěm byla na zvukové stop ě zaznamenávána hustota z černání. Kv ůli potížím p ři kopírování se ale p řešlo na kvazihustotní (dnes b ěžn ě používáno hustotní) záznam. Zde byl akustický tlak zvuku zaznamenán v různé hustot ě p říčných kontrastních čárek ve zvukové stop ě. Hustotní záznam se používal b ěžn ě do roku 1950. Nahradil ho modern ější plochový záznam, též zvaný amplitudový. U tohoto typu záznamu byla část plochy stopy bílá a část černá. Pom ěr mezi t ěmito plochami vyjad řoval okamžitou hodnotu akustického tlaku. Plochový záznam mohl být jednostranný, dvoustranný, nebo více řádkový dvoustranný.

To, že je zvukový pás odd ělený od obrazu, umožnilo jednoduše m ěnit zvukové stopy, respektive film opat řit dabingem v jiné řeči, nebo t řeba komentá řem.

Obrázek 5. Vlevo ukázka optického zvukového záznamu na filmovém pásu;

Obrázek 6. Vpravo typy optických zvukových záznam ů (nep ředstavují stejný zvuk)

Zdroj: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1345-druhy-optickych-zaznamu-zvuku

16 1.3.3. Magnetický záznam zvuku

Magnetický záznam je nejdokonalejší analogový záznam zvuku, který známe. Jeho nesporn ě nejv ětší výhoda je v tom, že je možné ho okamžit ě reprodukovat, mazat, nahrazovat jiným záznamem a p ři správném zacházení má i velice dlouhou životnost.

První magnetický záznam zvuku byl po řízen již roku 1900 Valdemarem Poulsenem. Jeho záznamové za řízení používalo jako nosi č ocelový drát s pr ůměrem 1 mm, který se pohyboval rychlostí 20 m/s. Tato technologie se používala jen k záznamu řeči a trp ěla nízkou kvalitou záznamu. S mechanickým a optickým záznamem nemohla soupe řit a takto to z ůstalo až do roku 1935.

Namísto ocelového drátu se za čal využívat plochý papírový nosi č, jehož povrch byl pokrytý železitým práškem. Brzy poté papír nahradila acetylcelulóza. Tento nový nosi č bylo možné st říhat a lepit bez zhoršení jeho parametr ů, nehled ě na lepší možnosti ukládání informací. Nový nosi č a zdokonalení záznamové hlavy do tvaru prstence umožnilo snížit záznamovou rychlost na 72 cm/s.

1940 p řišlo další významné zdokonalení. U záznamového média se za čala používat předmagnetizace vysokofrekven čním signálem, který se míchal se zaznamenávaným signálem. To p řineslo velké zlepšení odstupu rušivých nap ětí a zmenšení nelineárního zkreslení. Další zdokonalení v podob ě t římotorového transportního systému, který se vlastn ě používá dodnes, přineslo své ovoce. Kvalita záznamu se tím hodn ě zlepšila a takto se stal magnetický záznam akustických signál ů konkurenceschopným proti ostatním druh ům záznamu. Jak kvalitativn ě, tak i z ekonomického hlediska. Pro za řízení, které magnetické pásky um ělo p řehrávat, se vžil název magnetofon. P ůvodn ě byl ale magnetofon chrán ěná obchodní zna čka firmy Telefunken

Magnetického záznamu se za čalo využívat v rozhlasovém a studiovém provozu. Díky snadné manipulaci s nahrávkami a možností opravy, přišla éra studiových magnetofon ů. Po dobu druhé sv ětové války a po ní, se vývoj v Evrop ě hodn ě zpomalil. V USA ale nelenili a vyvíjeli nové technologie a systémy. Magnetický záznam tak nakonec pronikl do hudebního i filmového pr ůmyslu.

Princip magnetického záznamu je založen na st řídavém magnetování záznamového materiálu (magnetofonový pásek) elektromagnetickým polem záznamové hlavy. Záznamovou hlavu tvo ří jádro, složené z tenkých plech ů magneticky m ěkkého materiálu.

17 Toto jádro je v míst ě styku s magnetickou vrstvou záznamového média p řerušeno št ěrbinou. Ší řka této št ěrbiny se pohybuje v rozmezí 1 až 5 µm a aby byla šíře p řesn ě definována, vkládá se do ní fólie z nemagnetického materiálu. Jádro záznamové hlavy je opat řeno cívkou, n ěkdy i dv ěma. Do cívky se p ři záznamu p řivádí proud a v jádru hlavy vzniká magnetické pole. Toto pole v míst ě št ěrbiny z hlavy vystupuje, protože je zde magnetický odpor nejv ětší a magnetuje aktivní vrstvu záznamového pásku. Ten se p řed št ěrbinou rovnom ěrn ě posouvá. V aktivní vrstv ě záznamového materiálu pak z ůstane zbytkový magnetický tok, jehož pr ůběh by m ěl v ideálním p řípad ě odpovídat pr ůběhu proudu v cívce hlavy.

Magnetofon m ůže mít jednu až t ři r ůzné hlavy v závislosti na jeho kvalit ě. Nejhorší možná varianta je, pokud jedna hlava zajiš ťuje záznam, mazání a p řehrávání. Proto se používá spíše pro každou funkci samostatná hlava (u špi čkových p řístroj ů), nebo alespo ň dv ě hlavy. Jeda mazací a druhá univerzální pro záznam a reprodukci.

Při reprodukci takového záznamu je postup opa čný. St řídav ě zmagnetovaný záznamový materiál probíhá p řes snímací hlavu a magnetické silové čáry se uzavírají jádrem hlavy. V cívce hlavy se pak indukuje st řídavé nap ětí, které by po zesílení a korek čních úpravách mělo být shodné s tvarem i pr ůběhem signálu, který byl p ůvodn ě zaznamenán.

Abychom zajistili co nejkvalitn ější záznam, musí se splnit několik podmínek a tou nejd ůležit ější je p ředmagnetizace. Obstarává jí mazací hlava, která má oproti záznamové a snímací hlav ě nejširší št ěrbinu, až 0,5 mm. Zjednodušen ě je p ředmagnetizace proces, kdy se magnetická vrstva „narovná“ do p ůvodního stavu, aby se na ní mohlo znovu zaznamenávat. Nejd říve se používala p ředmagnetizace stejnosm ěrným proudem, ale ta zp ůsobovala následnou vysokou hladinu šumu. Tato metoda se již nepoužívá. Při druhé sv ětové válce se náhodou p řišlo na to, že se p ředmagnetizace dá provést i vysokofrekven čním, st řídavým proudem. Ten je aspo ň 5x v ětší, než nejvyšší mezní frekvence zaznamenaného signálu. Mazání záznamu funguje podobn ě jako předmagnetizace.

18 Shrnutí

Zde bych si dovolil shrnout všechna pro a proti analogového záznamu. Analogový záznam má tu nejv ětší výhodu ve svém spojitém pr ůběhu signálu. Pro naše ucho je takový pr ůběh zvuku p řirozený. Proto ješt ě dnes existují lidé, kte ří na analogový záznam, nedají dopustit. Především na gramofon a gramofonové desky.

Nevýhodou analogového záznamu je opot řebení záznamových médií a s tím související ztráta kvality a v ěrné reprodukce. A to a ť se záznamová média používají, nebo ne. Díky amplitudové modulaci se zde vyskytuje i pom ěrn ě vysoká hladina šumu.

19 2. Digitalizace zvuku

Pokrok v elektronice a informa čních technologiích p řinesl nové možnosti záznamu zvuku a hudby. Na všech analogových nosi čích se časem projevuje opot řebení a zde nastupuje práv ě digitální technologie. Nejv ětší její výhodou je, že tu neexistuje opot řebení. Jakmile je zvuk v digitální podob ě zachycen a uložen, m ůže být opakovan ě přehráván a jeho kvalita se nezm ění. Záznam lze zpracovávat na po čítačích, kde ho lze velmi jednoduše přehrávat, upravovat a kopírovat. Digitální nosi če jsou také skladn ější a dnes existuje nep řeberné množství za řízení, ve kterých je možné digitální nahrávky p řehrát.

V této kapitole objasním, jak k samotné digitalizaci signálu dochází.

2.1. PCM

Pulzn ě kódová modulace je metoda p řevodu analogového (spojitého) zvukového signálu na signál digitální (diskrétní). Patentoval ji roku 1938 britský v ědec Alec Harley Reeves, jako zp ůsob komunikace bez chyb a s vysokou p řesností. Tento patent ale nenašel reálné uplatn ění, byl ve své dob ě velice technicky náro čný. Podílel se také na vývoji prvních transatlantických telefonních linek a dalších vynálezech z oblasti rádiové, telefonní a záznamové technologie. Byl vlastníkem více než 82 patent ů. PCM ale našla reálné uplatn ění až po vynálezu tranzistoru v 50. letech 20. století.

Vlastní metoda PCM spo čívá v pravidelném ode čtu hodnot signálu za pomoci A/D převodníku. A/D p řevodník je sou částka, která zajiš ťuje p řevod vstupního analogového signálu – nej čast ěji nap ětí, na výstupní číslicový signál – datové slovo o stanoveném po čtu bit ů. D ůvodem pro p řevod do digitální podoby je umožn ění zpracování na číslicových po číta čích. Digitální signály se snadno zaznamenávají a lze je také velmi p řesn ě zrekonstruovat i p ři p řenosu na velkou vzdálenost. Specializovaná za řízení na zpracování digitálního signálu se nazývají digitální signálové procesory. Jsou to mikroprocesory optimalizované pro algoritmy používané p ři zpracování digitáln ě reprezentovaných signál ů. Hlavním nárokem na DSP je schopnost pr ůběžn ě zpracovávat velké množství dat, protože často pracují v reálném čase. Nap říklad v mobilních telefonech bývají dv ě až čty ři samostatná DSP jádra a veškeré algoritmy pot řebné pro zpracování hovorového signálu na GSM signál.

20 Převod vlastního signálu probíhá ve t řech krocích:

2.2. Vzorkování

Každý úsek spojitého signálu zvuku jde donekone čna zv ětšovat a všímat si tak všech nejjemn ějších detail ů pr ůběhu signálu. Po číta če zpracovávající tento signál mají ale omezenou kapacitu pam ěti a výkonu, proto se musí vzorkování omezit jen na nezbytn ě nutné množství vzork ů. Vzorkování probíhá tak, že se osa signálu rozd ělí na rovnom ěrné úseky a z každého úseku se odebere vzorek. Na našem obrázku jsou vzorky reprezentovány červenými body. Je evidentní, že z původního signálu kvantováním ztratíme mnoho dat, protože namísto spojité čáry signálu dostaneme množinu diskrétních bod ů, odpovídajícím užité vzorkovací frekvenci.

Obrázek 7. Vzorkování signálu

Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Vzorkov%C3%A1n%C3%AD.png

2.2.1. Aliasing

Aliasing lze do češtiny p řeložit jako „zcizování“. Je to jev, který zp ůsobuje p řekrytí frekven čních spekter vzorkovaného signálu. K aliasingu dochází, pokud nedodržíme Shannon–Nyquist ův teorém. Ten zní:

„P řesná rekonstrukce spojitého, frekven čně omezeného, signálu z jeho vzork ů je možná tehdy, pokud byl vzorkován frekvencí alespo ň dvakrát vyšší, než je maximální frekvence rekonstruovaného signálu.“ Citováno z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Shannon ův_teorém.

21 V praxi to znamená, že musíme volit vzorkovací frekvenci alespo ň dvakrát vyšší, než je maximální požadovaná p řenášená frekvence. Pokud by se tak nestalo, zaznamenané hodnoty by již nesta čily k rekonstrukci pr ůběhu p ůvodního signálu. Vyšší kmito čty se „p řekládají“, ve zrekonstruovaném signálu se poté jeví jako kmito čty nižší.

V hudb ě s aliasingem souvisí i zajímavý jev, zvaný zázn ěje. Využívá se ho t řeba p ři hraní na varhany s výchv ěvným rejst říkem. Pokud zazní z dvou píš ťal tón s jen mírn ě odlišnou frekvencí, vnímáme to jako vibrující tón.

Aliasingu lze zabránit jedin ě anti-aliasing filtrem. Je to sou částka postavená p řed samotný převodník, která je schopna odfiltrovat frekvence vyšší, než je Nyquistova frekvence.

S aliasingem se m ůžeme setkat i ve filmu nebo grafice. Typický p říklad je otá čení vrtule letadla, nebo kola jedoucího auta. V ětšinou se to čí nep řirozen ě pomalu, nebo dokonce v protism ěru. Správn ě by byl pohyb zachycen jen tehdy, pokud by frekvence snímání byla dvojnásobná oproti frekvenci otá čení. Kamera by musela za jedno oto čení vrtule zaznamenat nejmén ě 2 obrázky, aby byl pohyb plynulý. V grafice se tomuto jevu říká moaré. Dochází k němu p ři p řekrytí dvou pravidelných, jen málo odlišných rastr ů. Typický příklad je t řeba košile s jemn ě pruhovaným vzorem. Takové oble čení je v televizním přenosu zakázané, protože košile vypadá, jako by hrála všemi duhovými barvami.

2.3. Kvantování

Kvantování je v podstat ě zaokrouhlování hodnot signálu, získaných p ři vzorkování, na předem definované kvantiza ční úrovn ě. Po číta če umí zpracovávat čísla s omezenou přesností, proto se musí vzorkované body upravit kvantováním na celo číselné hodnoty. Abychom zjistili, jakých hodnot mají po kvantování vzorky nabývat, musíme vymezit prostor kolem celo číselných hodnot na toleran ční pásy. Vzorku, který se objeví v daném toleran čním pásu, je p řiřazena jeho celo číselná hodnota. Tento zp ůsob kvantování, kdy jsou rozhodovací úrovn ě p řesn ě v polovi ční vzdálenosti mezi kvantiza čními hladinami, se nazývá lineární kvantování. Na obrázku jsou kvantované hodnoty znázorn ěny zelenými body a toleran ční pásy jsou nazna čeny kolem hodnoty 0. Je na první pohled z řejmé, že kvantované hodnoty se liší od t ěch vzorkovaných a práv ě rozdíl vzdálenosti mezi t ěmito hodnotami se nazývá kvantiza ční chyba. Pokud tedy kvantování není dostate čně jemné a je přítomno hodn ě kvantiza čních chyb, dochází ke kvantiza čnímu šumu.

22 Obrázek 8. Kvantování

Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Kvantov%C3%A1n%C3%AD.png

2.4. Kódování

Jednotlivé kvantované úrovn ě se p řeloží do číslicové podoby, aby s nimi bylo dále možné manipulovat.

Shrnutí

Hlavními parametry při digitalizaci zvuku jsou tedy vzorkovací frekvence u vzorkování a bitová hloubka u kvantování.

Budeme-li mít digitalizovaný zvukový vzorek o frekvenci 44,1 kHz, znamená to, že vzorkovací algoritmus odebíral p ři digitalizaci 44 100 vzork ů za jednu sekundu. Tato frekvence se používá pro záznam na CD a není zvolena náhodn ě. Lidské ucho vnímá zvuk do 20 kHz a kv ůli Shannon-Nyquistovu teorému je zvolena frekvence dvakrát vyšší, plus docela vysoká rezerva. Takováto vzorkovací frekvence by m ěla zrekonstruovat signál, který naše ucho není schopné rozeznat od p ůvodního analogového záznamu. V profesionální praxi ve studiích se používají i vyšší frekvence, nap říklad 48 kHz, 88,2 kHz i 96 kHz, ale s tím samoz řejm ě i roste nárok na hardware. Jak z hlediska náro čnosti zpracování, tak z hlediska ob řího objemu ukládaných dat.

Bitová hloubka ur čuje, jaké množství nap ěť ových úrovní hlasitosti převodník rozliší na jeden vzorek signálu. Čím více jich bude, tím bude lepší dynamika zvuku, mén ě šumu a kvalitn ější reprodukce. 8 bitová hloubka znamená 28 = 256 takovýchto úrovní. To není

23 zrovna mnoho. P ři 16 bitové hloubce je to už 65536 nap ěť ových úrovní. Tato hodnota se běžn ě užívá a je považována za dosta čující.

Pro b ěžnou pot řebu poslucha če většinou sta čí b ěžná kvalita CD Audio, což je 16 bit/44,1 kHz. Pro opravdového hudebního labužníka je tu i DVD Audio formát s parametry 24 bit/192 kHz, ale reálný rozdíl v kvalit ě je spíše relativní a je otázka zda jsme schopni vnímat n ějaký rozdíl.

Dalším d ůležitým pojmem je po čet bit ů za sekundu (bitrate). Ozna čuje se b/s, nebo bps a ozna čuje pr ůtok dat za sekundu. Při 16 bit/44,1 kHz je tento pr ůtok roven 1,35 Mb/s. Došli jsme k tomu výpo čtem 16 (bit ů) x 44100 (Hz) x 2 (kanály) = 1411200 b/s = 1,34 Mb/s a u DVD Audio je to 8,97 Mb/s.

24 3. Digitální audio formáty

V této kapitole uvedu jednotlivé druhy existujících digitálních formát ů a jejich nejznám ější zástupce.

3.1. Bezztrátové hudební formáty

U bezztrátových hudebních formát ů p ři kódování nedochází k žádné ztrát ě kvality hudby, ani ke kompresi. Výsledný signál odpovídá signálu, z kterého byl po řízen. Tyto formáty se používají v profesionálních produk čních aplikacích. Uložení bez komprimace umož ňuje aplikacím mnohem rychleji p řistupovat k dat ům z disku, p ři pot řeb ě p řenosu více zvukových soubor ů najednou. Jejich velikost je ale obrovská.

3.1.1. WAV

Waveform audio file format, ozna čován i zkrácen ě WAV, je standart digitálního audio formátu, který spole čně vyvinuli firmy Microsoft a IBM v roce 1991. Je to nativní souborový formát, pro ukládání většinou „surových“, nekomprimovaných hudebních dat, pro platformu systému Windows. Poprvé se objevil s příchodem Windows 3.1. WAV je také historicky první zástupce bezztrátových formátů a pro mnohé ekvivalent pro hudební formát použitý v CD Audiu. S příchodem Windows 2000 byl WAV upraven a rozší řen o možnost ukládat vícekanálový zvuk. Díky celosv ětovému rozší ření opera čního systému Windows a ohromnému množství program ů napsaných pro tuto platformu se WAV rychle dostal do celého sv ěta.

Z hlediska objemu je to nejnáro čnější hudební formát vůbec. Z důvodu obsahu nekomprimovaných dat má 1 minuta záznamu p ři vzorkovací frekvenci 44,1 kHz a 16 bity na vzorek (CD Audio kvalita) n ěco málo p řes 10 MB. To je i na dnešní pom ěry celkem velké sousto, natož v roce 1991. Proto se tento formát používá jen jako pracovní formát ve studiích p ři zpracování zvuku, nebo jako výchozí formát p řed konverzí do dalších formát ů. Nebo pokud chceme opravdu kvalitní zálohu svých hudebních alb. K tomu se ale používají spíše jiné bezztrátové formáty s kompresí. Kv ůli své jednoduché vnit řní struktu ře je používán i pro p řenos mezi r ůznými systémy.

WAV je varianta obecn ějšího multimediálního kontejnerového formátu RIFF vyvinutý op ět Microsoftem a IBM. RIFF formát v sob ě m ůže uchovávat řadu r ůzných druh ů dat.

25 Původn ě byl ur čen pro multimediální soubory, ale tato specifikace je tak otev řená, že umož ňuje uložit jakýkoliv soubor, který jsou programy schopné p řečíst.

Wave formát používá práv ě RIFF datové struktury. Jsou to shluky, bloky (chunks). Každý blok za číná hlavi čkou (header) – čty řznakovou identifikací a délkou bloku. Pokud je délka dat v bloku lichá, dopl ňuje se blok na konci nulou, aby byla délka sudá. Bloky je do sebe možné vno řovat a vytvá řet stromovou strukturu, ale v ětšinou se nepoužívají více než t ři úrovn ě. Nad řazené bloky (parent chunks), obsahují mimo informace o identifikaci a délky ješt ě identifikaci typu bloku. Poté následují jednotlivé pod řízené bloky (sub chunks). Délka nad řazeného bloku obsahuje tím pádem i identifikaci typu a délky všech pod řízených blok ů, v četn ě záhlaví. Názvy nad řazených blok ů se píší velkými písmeny, pod řízené bloky malými.

Struktura WAV souboru

Stromová struktura v sob ě obsahuje nad řazené a pod řízené bloky. V této podkapitole se seznámíme pouze s těmi nejd ůležit ějšími.

Nad řazený blok WAVE obsahuje samotná audio data, informace o formátu a další dopl ňkové informace. Jsou mu pod řízené bloky format – označován „fmt“; factual lenght – „fact“; data – „data“; sampler – „smpl“ a cue – „cue“.

Blok souhrnných informací, nad řazený blok INFO, obsahuje sub chunky s textovými informacemi o souboru. Řet ězec znak ů je vždy zakon čen nulou.

Posledním nad řazeným blokem je blok region ů a trigger ů ADLT. Tento blok obsahuje detailní informace o regionech. Jejich jména, zp ůsoby spoušt ění a p řehrávání. Dopl ňuje informace bloku cue. Jsou mu pod řazeny bloky label text – „ltxt“; label – „labl“; trigger list – „tlst“; playlist – „plst“ a instrument – „inst“.

Blok format obsahuje informace o formátu zvukového souboru. Pat ří sem informace o zp ůsobu kódování audio dat, po čtu bit ů na vzorek a po čtu kanál ů. Použitelné formáty kódování jsou PCM, Microsoft ADPCM, ITU G.711 A-law, ITU G711 µ-law, IMA ADPCM, GSM 6.10, ITU G.721 ADPCM, MPEG.

Blok factual length obsahuje informace o skute čné délce audio dat. U n ěkterých zp ůsob ů kódování totiž délka zvukových dat neodpovídá po čtu vzork ů.

26 Blok data obsahuje vlastní audio data a zp ůsob jejich uložení. Kanály vzork ů jsou slou čeny, to znamená, že po jednom celém vzorku kanálu následuje vzorek z druhého kanálu, až po poslední kanál. Pak následují druhé vzorky ze všech kanál ů atd. Pokud je vzorek více jak 8 bitový, používá se pro ukládání jednotlivých bytů vzorku řazení dle little endian. To znamená, že jako první se řadí nejmén ě významný byte a jako poslední nejvýznamn ější byte.

Blok sampler specifikuje informace pro soubory, používané elektronickými hudebními nástroji nazývanými samplery. Sampler umí přehrát navzorkované signály a podle zahrané noty jim m ěnit výšku. Dále jsou zde informace o smy čkách.

Blok cue obsahuje údaj o po čtu marker ů / region ů a po něm následuje jejich seznam. Je svázán s blokem region ů a trigger ů.

3.1.2. AIFF

AIFF (Audio Interchange File Format) je formátem pro ukládání zvuku a hudby na osobních po číta čích a jiných elektronických hudebních za řízeních Byl vyvinut firmou Apple Computers roku 1988 a jeho základem je, podobn ě jako u WAV soubor ů platformy Windows, kontejnerový formát. Ten p ředstavila v roce 1985 firma Electronic Arts v koprodukci s Commodore-Amiga, pod názvem Interchange File Format, zkrácen ě IFF. IFF je tvo řen, stejn ě jako RIFF formát pro Windows, systémem datových blok ů a práce s nimi je naprosto shodná. Rozdíl je jen v řazení soubor ů. Zde je použit systém řazení Big- Endian (nejd ůležit ější bajt se ukládá na za čátek, nejmén ě d ůležitý na konec) a bloky nad řazené i pod řazené se píší velkými písmeny. Standardn ě AIFF obsahuje hudební data v nekomprimované PCM podob ě, existuje ale i varianta AIFF-C, která umož ňuje kompresi.

Předch ůdce tohoto formátu je formát 8SVX (8-Bit Sampled Voice) od EA a Amigy, je to podtyp IFF formátu a také obsahoval zvuk bez komprese. Zanikl ale spole čně s platformou Amigy a jeho další varianty se nedo čkaly žádné hardwarové podpory.

27 3.2. Bezztrátové hudební formáty s kompresí

Bezztrátové kompresní formáty také nevynechávají žádná pot řebná data. Jsou p řeložena speciálním algoritmem, který neporuší jejich kvalitu, ale zredukuje jejich velikost. V ětšin ě těchto formát ů se da ří dosáhnout polovi ční velikosti, oproti nekomprimovaným bezztrátovým formát ům.

S rostoucí rychlostí internetu a velikostí úložných médií v domácnostech, kde se po čítá už řádov ě v TB, sílí poptávka po kvalitn ější hudb ě. Ta se dá p řehrávat na moderních přístrojích, které již podporují, nebo za čínají podporovat bezztrátové kompresní formáty. Jsou to t řeba DVD nebo Blue-ray p řehráva če s prostorovým domácím kinem, herní konzole, moderní autorádia i p řenosné hudební p řehráva če. Všechna tato za řízení nám umož ňují si užít perfektní zvuk. Musíme ho ale získat v podob ě správného a za řízením podporovaného formátu.

3.2.1. WavPack

WavPack je bezztrátový, open-sourcový formát, vytvoření Davidem Bryantem roku 1998. Aktuální verze je WavPack 4.60.1. Tato poslední verze dosahuje podobného kompresního pom ěru jako ostatní podobné formáty. Dokáže se dostat zhruba na 30 až 60 % p ůvodní velikosti nekomprimovaných soubor ů, p ři kódování populární hudby. Trochu lepších výsledku dosahuje p ři klasické hudb ě a jiných dynami čtějších žánrech. Rychlost dekódování není tak rychlá jako u FLAC formátu.

Podporuje RIFF datové bloky, MD5 hashovací algoritmus, který kontroluje integritu, umí kódování ve vysokém rozlišení, vícekanálový zvuk a dále podporuje také ReplayGain technologii, která zaru čuje, že p řehrávané skladby nebudou r ůzn ě hlasité (defaultní nastavení RG je 89 dB).

Nejv ětší zajímavostí tohoto formátu je jeho schopnost kódování v hybridním režimu, který poskytuje všechny výhody bezztrátové komprese s dalším bonusem. WavPack vytvoří dva relativn ě docela malé soubory. Jeden je ztrátový hudební soubor, s příponou .wc, který funguje 100% samostatn ě jako ztrátový hudební formát. Druhý je soubor korek ční, s příponou .wvc. Ten obsahuje záznam s daty ztracenými p ři kompresy. Z těchto dvou soubor ů lze jednoduše zp ětn ě obnovit p ůvodní nekomprimovaný záznam.

28 3.2.2. FLAC

FLAC (Free Lossless Audio Codec) je v dnešní dob ě asi nejoblíben ější bezztrátový hudební formát. Jeho tv ůrce John Coalson cht ěl vytvo řit výpo čtov ě nenáro čný a voln ě ši řitelný kodek, s plnou zp ětnou kompatibilitou. První verze se objevila v roce 2001, pak se vývoj zastavil. Až do roku 2003, kdy se FLAC projekt za členil pod organizaci Xiph.org, která m ěla na sv ědomí už n ěkolik úsp ěšných formát ů. Jmenovit ě ztrátový kompresní formát Vorbis, formát pro kódování hlasu Speex, video kodek Theora a kontejnerový formát Ogg.

FLAC spadá pod licenci GNU GPL a BSD. Jednoduše řečeno, jsou to licence pro svobodný software, které zaru čují, že odvozená díla budou dostupná pod stejnou licencí a přitom voln ě ši řitelná.

Tento bezztrátový kodek zajiš ťuje stejnou kvalitu poslechu jako WAV formát, p ři redukci své velikosti až na 60 %. Toho je docíleno pomocí podobné komprese, jaká je užívaná v klasických komprima čních programech typu ZIP, nebo RAR. Ty umí zmenšit audio data o 10 – 20 %, FLAC to díky své optimalizaci na komprimaci hudby dokáže až o 30 – 50 % u většiny hudby a ješt ě lepších výsledk ů dosahuje p ři komprimaci hlasových záznam ů. FLAC kodek používá pro konverzi lineární predikci zvukových vzork ů do série reziduál ů (malých čísel) a ty jsou dále uloženy pomocí efektivního Riceova kódování, které se hodí pro zpracování v binární podob ě. Tento zp ůsob kódování rozd ěluje vstupní hodnotu na dv ě, pomocí volitelného vstupního parametru. První hodnota je výsledek po d ělení parametrem a druhá hodnota je zbytek po d ělení. Tyto dv ě hodnoty jsou kódovány samostatn ě za sebou. Dá se použít i RLE komprese, kdy se posloupnosti stejných hodnot kódují do dvojic, ta je ale využitelná jen p ři kódování v nízkém, 8 bitovém rozlišení a ten se u FLAC formátu tém ěř nepoužívá.

Technická síla FLACu, ve srovnání s ostatními bezztrátovými formáty, je ve schopnosti rychlého dekódování a streamování, které je nezávislé na úrovni komprese. Další výhoda je podpora flac tag ů, které slouží jako popisky všech pot řebných detail ů o hudebním díle. Podporují i vkládání originálních obrázk ů použitých pro obal alba (cover art). Umí kódovat signál ve vysokém rozlišení (vzorkovací frekvence vyšší než 48 kHz a bitová hloubka vyšší než 16 bit) a kóduje i vícekanálový zvuk (více než 2 kanály – stereo). Hodí se pro ukládání do Ogg a Matroska souborových kontejner ů, Je velice dob ře softwarov ě i hardwarov ě podporován. Lze ho p řehrát na všech opera čních systémech

29 FLAC se dále používá i k archivaci hudebních alb. Protože nedochází ke ztrátám, lze si vytvo řit zálohu CD Audio disku. P ři záloze je možné vygenerovat i CUE soubor, který obsahuje CD text a p řesné rozložení stop. Když se CD zni čí nebo opot řebí, je možné z FLAC zálohy ud ělat jeho identickou kopii.

3.2.3. Apple Lossless

Apple Lossless Audio Codec, neboli ALAC (nebo ALE), p ředstavil Apple Inc. v roce 2004 spole čně s Quick Time 6.5.1. Z názvu je patrné, že je to bezztrátový formát rodiny Apple. Používá kontejner typu MP4 a má p říponu .m4a. Tuto p říponu používá i formát AAC, který je ztrátovým formátem firmy Apple. Soubory kódované ALE kodekem mohou dosahovat až polovi ční velikost, oproti nekomprimovaným soubor ům.

ALE používá lineární predikci jako ostatní bezztrátové kodeky jako nap říklad FLAC. Ostatní bezztrátové kodeky nejsou nativn ě podporovány v Apple iTunes ani v jejich po číta čích a za řízeních podporující iOS. Uživatelé t ěchto Apple za řízení, kte ří cht ějí používat bezztrátový formát s podporou p řidávání metadat, musejí sáhnout práv ě po Apple Lossless formátu. Ten je na druhou stranu všemi za řízeními od Apple mohutn ě podporován. ALE je oprošt ěno od jakékoliv DRM kontroly, ale díky povaze Quick Time kontejneru ji lze jednoduše aplikovat.

Roku 2005 David Hammerton a Cody Brocious, zvaný PyMusique, prolomili tento formát reversním inženýrstvím. Povedlo se jim to bez jakékoliv dokumentace, protože Apple žádnou nikdy nezve řejnil. Hammerton poté napsal v programovacím jazyce C jednoduchý open-source dekodér. Oficiální open-source kodek byl vydán až nedávno, v roce 2011.

3.2.4. MP3HD

Tento relativn ě nový formát vznikl jako odpov ěď na formáty FLAC, WawPac, Apple lossless a další. Vyvinula ho v roce 2009 spole čnost Technicolor (Thomson). Skv ělou vlastností tohoto formátu je zp ětná kompatibilita se za řízeními a aplikacemi, které jsou schopné p řehrát b ěžný ztrátový MP3 formát. Má také stejnou příponu .mp3. Kompatibility je docíleno tím, že soubor je rozd ělen na 2 částí. První část je shodná s běžnou MP3 se ztrátovými daty. Druhá část s bezztrátovými daty, je uložena v ID3v2 tagu. Chceme-li MP3HD p řehrát v požadované bezztrátové kvalit ě, je pot řeba mít kompatibilní MP3HD přehráva č, nebo nainstalovaný správný kodek ve svém po číta či. Pokud ne, byla by

30 přehrávána jen ztrátová část dat. MP3HD soubor má srovnatelnou velikost s ostatními bezztrátovými kompresními formáty.

Od roku 2009 Technicolor aktualizoval sv ůj formát i nástroje kódování, pro zvýšení jejich účinnosti. Přinesl také plugin pro hudební p řehráva č Winamp a direkt show filtr pot řebný pro p řehrání ve Windows Media Playeru. V dnešní dob ě je možné je MP3HD p řehrát i v iPodu, ale neo čekává se žádné velké další rozší ření hardwarové a softwarové podpory, kv ůli povinnosti tento kodek licencovat.

3.2.5. Monkey's Audio

Monkey's Audio je další z řady bezztrátových kompresních formát ů. Má p říponu .ape a první verze vyšla v roce 2000. P ři svém uvedení na sv ětlo sv ěta, tomuto formátu nebylo co vytknout. Rychlost komprese i komprima ční výsledky byly dobré. Podporoval tagování a je to open-source. Dlouho byl formát použitelný jen pro platformu Windows, ale dnes už se dá p řehrát i na LINUXových distribucích i MACích. Poslední aktuální verze je z roku 2011. Verze 4.10.

3.2.6. MPEG-4 SLS

SLS v názvu tohoto formátu znamená Scalable Lossless Coding (škálovatelné bezztrátové kódování) Je to rozší ření standardu MPEG-4 Part 3 ( část MPEG-4 audio) a je to také open- source. Vyvíjí ho spole čně firmy Infocom research a Frauenhofer a p řipojili ho jako podmnožinu ke standardu HD-AAC.

MPEG-4 SLS umož ňuje p řeškálovat bezztrátovou část i na ztrátovou, podobn ě jako to umí WavPack. Umož ňuje to zp ětnou kompatibilitu se ztrátovým formátem AAC a m ůže se tak použít pro archivaci hudby, ale zárove ň i pro streaming na internetu.

31 3.3. Ztrátové kompresní hudební formáty

Ztrátové kompresní formáty jsou i dnes po řád ješt ě nejrozší řen ější formou ší ření hudby. Audio CD je po řád standardem kvality a v ětšina t ěchto formát ů vzniká práv ě z něj. Všechny tyto formáty používají n ějakým zp ůsobem kompresi, která nenávratn ě zredukuje obsažené informace. Informace o signálu, které nepot řebujeme, nebo je z fyziologického hlediska ani slyšet nem ůžeme. Signál se z těchto formát ů již nedá zp ět zrekonstruovat do původní podoby.

3.3.1. MP3

MP3 je zkratka pro MPEG-1 Audio Layer 3. V této podkapitole si tento nejznám ější a nejpoužívan ější ztrátový formát p řiblížíme podrobn ěji.

3.3.1.1. Historie MP3 Historie dnes tak známého formátu MP3 za číná v Německu roku 1970. Prof. Dieter Seitzer se na Norimberské univerzit ě zabývá problémem p řenosu hlasu po telefonních linkách.

Po vynalezení ISDN linek a optických kabel ů výzkum p řešel na kódování hudebních signál ů. V roce 1979 tým Prof. Seitzera vyvinul první digitální signálový procesor, který byl schopný digitální komprese zvuku. Tým se za čal zabývat psychoakustickými principy vnímání lidského ucha a díky t ěmto d ůležitým poznatk ům se celému týmu da ří nep řetržit ě vylepšovat jejich kódovací algoritmus.

V roce 1987 vznikl projektu Evropské Unie – EUREKA projekt EU147 pro digitální rozhlasové vysílání (DAB). Podíleli se na n ěm Norimberská universita a Frauenhofer ISS, kde výzkum vedl specialista na matematiku a elektroniku Karlheinz Brandenburg, také zvaný „otec MP3 formátu“.

Roku 1988 vznikla pod záštitou organizací ISO (mezinárodní organizace pro normalizaci) a IEC (mezinárodní elektro-technická komise) pracovní skupina MPEG (Moving Picture Experts Group), která vyvíjí standardy používané pro kódování audiovizuálních informací, pomocí digitálního kompresního algoritmu.

1991 celý projekt tém ěř ztroskotal. B ěhem modifika čních test ů kódování nepracovalo správn ě. Pouhé 2 dny p řed p ředstavením první verze MP3 kodeku, se našla chyba v kompilátoru a vše se nakonec povedlo.

32 1992 dochází k integraci hudební kódovacího algoritmu, který vyvinul prof. Seitzer spole čně s Fraunhofer institutem, do p řipravovaného standardu MPEG-1

1993 je publikován MPEG-1.

1994 vydala spole čnost Frauenhofer první kodér zvaný l3enc. V druhé polovin ě téhož roku se MP3 za čala rozši řovat i na internet

1995 byla p řijata p řípona souboru .mp3 (do té doby se používala p řípona .bit). S prvním real-time softwarovým p řehráva čem Winplay3 bylo kone čně možné p řehrávat MP3 soubory na po číta čích.

1997 oblíbenost formátu MP3 rapidn ě rostla s p ředstavením hudebního p řehráva če Winamp, od spole čnosti Nullsoft. Webová stránka www.mp3.com za čala zadarmo nabízet tisíce MP3 skladeb vytvo řených nezávislými interprety. Rozmohlo se také ripování (ripping), nebo grabování (grabbing) audio CD. Znamená to převod z původního formátu uloženého na CD, do jiného formát (p řevážn ě MP3).

1998 p ředstavila jihokorejská firma SaeHan Information Systems první p řenosný MP3 přehráva č. Byl to MPMan MP F-10 a byl vybaven 32MB pam ětí. Cena byla 250 dolar ů.

1999 byla spušt ěna první velká P2P (peer-to-peer) sí ť Napster. P řeklad P2P je rovný s rovným. Je to sí ť, kde klienti spolu komunikují a sdílejí data p římo, bez použití serveru. Napster sloužil primárn ě pro vým ěnu MP3 soubor ů, převážn ě bez souhlasu držitel ů práv.

Snadné vytvá ření a sdílení MP3 vyústilo v rozsáhlé porušování autorských práv. Nahrávací spole čnosti p řicházejí o prodeje a ozna čili tento zp ůsob ší ření hudby jako „hudební pirátství“. Za čaly soudní procesy s Napsterem a jednotlivými uživateli, kte ří porušovali autorská práva. Napster byl následn ě vypnut a prodán. Poté sloužil jako on-line obchod s hudbou a nedávno se spojil s projektem rhapsody.com, který nabízí online streamovanou hudbu.

On-line prodejci hudby za čali kv ůli nelegálnímu získávání hudby prosazovat DRM (Digital Rights Management). P řeloženo jako „Správa digitálních práv“. Jsou to zp ůsoby jak omezit nebo kontrolovat používání obsahu digitálních médií. Cílem DRM je zajistit používání t ěchto médií v souladu s autorskými právy. Zám ěr zabránit nelegálnímu kopírování obsahu se ale minul ú činkem a lidé spíše hledali jiné zp ůsoby jak se k těmto obsah ům dostat. DRM nap říklad nedovoluje vytvo řit záložní kopii zakoupeného CD, na

33 kterou má spot řebitel své právo. Od DRM se v poslední dob ě upustilo a on-line prodej závratn ě stoupá. P ři rozumné cen ě si album rádo koupí mnohem více lidí. Je to jednodušší než složit ě p řekonávání ochrany.

Charakteristika MP3

Formát MP3 zp ůsobil v posledních dvaceti letech v hudebním pr ůmyslu doslova revoluci. Hlavn ě v tom, jak lidé za čali hledat, získávat, organizovat a poslouchat hudbu. Hlavní síla MP3 formátu tkví v jeho velmi úsporné velikosti. Zabírá podstatn ě mén ě místa na harddiscích nebo p řenosných médiích, oproti audio CD, nebo WAV soubor ům na po číta čích. P řitom zachovávají dosta čující kvalitu poslechu.

MP3 je patentovaný, digitální audio formát, využívající ztrátové komprese. MP3 kodek p ři kompresi vypouští ned ůležitá data. Jsou to ty části hudebního signálu, které z principu fyziologie ucha nejsme schopni vnímat. Využívá se při tom technologie frekven čního a časového maskování.

Frekven ční maskování využívá nedokonalosti lidského ucha. Pokud zazn ějí dva tóny zvuku sou časn ě, m ůže jeden z nich potla čit slyšitelnost toho druhého. Nap říklad zazní-li tón o frekvenci 5000 Hz a sou časn ě s ním slabší tón s frekvencí 6000 Hz, nebude lidské ucho schopno druhý tón rozpoznat.

Časové maskování se uplat ňuje p řed a po silném zazn ění zvuku. Využívá se toho, že ucho neslyší několik desítek až stovek milisekund po zazn ění silného tónu. Doba, kdy nic neslyšíme je p římo úm ěrná na dob ě hraní silného zvuku. Takové maskování se nazývá postmasking. Zajímavé je, že díky složitému vnímání našeho mozku, neslyšíme ani pár milisekund p řed zazn ěním silného tónu. Tomuto jevu se říká premasking.

Při vlastním kódování si lze vybrat bitrate (p řenosovou rychlost), kterou bude vstupní signál kódován. Lze si vybrat datové toky od 32 kbit/s do 320 kbit/s a vzorkovací frekvence 32, 44,1 a 48 kHz. Nejlepších výsledk ů dosahuje kodek p ři použití p řenosové rychlosti kolem 160 kbit/s a vzorkovací frekvence 44,1 kHz. Pom ěr velikosti originální nahrávky, ku velikosti vzniklé MP3, je v tomto p řípad ě 9:1. Můžeme si vybrat i ze t ří možných datových tok ů (bitrate).

Konstantní p řenosová rychlost (Constant Bitrate, CBR) znamenám, že p řenosová rychlost bude každou sekundu stejná. A ť už je v signálu ticho nebo hraje orchestr.

34 Prom ěnlivá přenosová rychlost (Variable Bitrate, VBR) se snaží šet řit místo tím, že p ři pasážích kde není t řeba vysokého datového toku, použije datový tok menší.

Existuje ješt ě pr ůměrná p řenosová rychlost (Average Bitrate, ABR), toto nastavení se chová jako VBR, ale snaží se pohybovat kolem střední hodnoty, nastavené uživatelem.

Velikost výsledné komprese lze ovlivnit ješt ě po čtem kanál ů a jejich kvalitou. Lze pro n ě nastavit 4 r ůzné módy jejich kódování.

Mono – Jednokanálový zvuk. Je úsporný, ale kvalita je špatná. Stereo – Tento mód kódování p řid ěluje r ůzným kanál ům podle pot řeby více bit ů z celého bitového toku. Pod módem stereo se kódují i vícekanálové záznamy. Dual – Každý kanál je kódovaný zcela samostatn ě a je mu p řid ělena p řesn ě polovina bitrate. Kvalita je horší než u stereo módu. Joint stereo – Nejpoužívan ější mód. Tento mód kódování využívá toho, že v pravém a levém kanálu se často vyskytují stejné informace. Levý (L) a pravý (R) kanál se p řepo čítá na st ředový M=L+R a na postranní S=L-R. V ětší bitrate je p řid ělen st ředovému kanálu, který obsahuje d ůležit ější informace. Při p řehrávání jsou obsahy levého a pravého kanálu zp ětn ě dopo čítány.

S MP3 p řišla i technologie ID3 tag ů. Jsou to p řipojitelná metadata, která podávají informace o názvu alba, interpreta, jednotlivých písní, jejich číslování, rok vydání, obrázek alba a podobné detaily. P ůvodní ID3v1, se p řipojoval na konec souboru a jeho velikost musela být 128 Byte. Dnes už se používá verze ID3v2, nebo ob ě verze najednou. ID3v2 má již velikost prom ěnlivou a p řipojuje se na za čátek soubor ů. Může obsahovat nesrovnateln ě více informací. Skládá se z rámc ů, které mohou dosahovat velikosti 16 MB, celkov ě až 256 MB na tag.

3.3.1.2. LAME enkoder Tento projekt odstartoval v roce 1998. Stojí za ním skupina vývojá řů , kte ří se snaží vytvá řet open-source kodek pro MP3. Tv ůrci sv ůj software prezentují jako otev řený výukový nástroj, pro pochopení kvalitního kódování MP3. Nejlepší kvalita, stálé zlepšování psychoakustického modelu a rychlost kódování zp ůsobila, že se LAME kodek, stal tém ěř jediný používaný a stále se rozvíjející kodek ve sv ětě. Jeho implementace jsou ve všech komer čních i nekomer čních hudebních programech.

35 3.3.1.3. Struktura MP3 Struktura MP3 souboru je rozd ělená do rámc ů (frames). Každý frame je na sob ě nezávislý a obsahuje hlavi čku, za ní následují vlastní audio data. Hlavi čka je reprezentována prvními 4 Byty každého framu a obsahuje d ůležité informace o souboru. Jaké to jsou, je vid ět na obrázku a jsou popsány níže.

Obrázek 9. H lavi čka MP3 souboru

Zdroj: http://checkmate.gissen.nl/mp3header.png

• Frame synchronization, p ředstavující prvních 11 bit ů, slouží k rozpoznání hlavi čky. • MPEG version, ur čuje typ MPEG, v ětšinou MPEG-1. • Layer ur čuje jakou vrstvou MPEG je kódováno, bývá to Layer 3. • Protection prozrazuje, zda je p řipojena CRC kontrola integrity. Pokud ano, následuje 16 bit ů dlouhý záznam za hlavi čkou. • Bitrate udává datový tok. Nabývá hodnot od 32 kb/s do 320 kb/s. • Sampling rate prozrazuje, v jaké frekvenci je soubor vzorkován. • Padding ur čuje, zda je p řítomen „vypl ňovací“ bit pro zachování správné velikosti framu. • Private je rezervní bit pro specifickou pot řebu aplikací. • Channel mode definuje kanály. Mono, Stereo, Dual, nebo Joint Stereo.

36 • Mode extension ur čuje, jaký mód Jiont Sterea je použit, pokud je použit. • Copyright ur čuje, zda je MP3 chrán ěn copyrightem, nebo ne. • Original ur čuje, zda je MP3 originál, nebo kopie originálu • Emphasis ur čuje, zda je kladen d ůraz na frekvence vyšší než cca 3,2 kHz

3.3.2. MPEG MP3 vychází z multimediálních standard ů MPEG. V této podkapitole popíši 4 nejznám ější a nejpoužívan ější.

MPEG obecn ě popisuje kódování videa. Je však možné použít jen část, nap říklad pouze tu část pro kompresi zvuku. MPEG má tyto standardy: 1, 2, 2.5, 4, a 7. Všechny realizují ztrátovou kompresi a ur čují formát ukládaných informací. Každý standard obsahuje části, které popisují kódování audia, videa, synchroniza čních dat a formáty uložení kódovaných dat. MPEG standard obsahuje 3 vrstvy (Layer), které popisují kódovací schémata. Layer 1, 2 a 3. Od Layeru 1 do Layeru 3 roste komplexnost a efektivita komprese zvuk ů, ale klesá rychlost kódování a dekódování.

Layer 1 je nejjednodušší, hodí se nejvíce pro datový tok od 128 kb/s na kanál a p ůvodn ě byl ur čen pro kódování DCC (Digital Compact Cassette) Layer 2 je kompromis mezi kvalitou, rychlostí a kompresním pom ěrem. P ůvodn ě ur čený pro digitální rozhlasové celoplošné vysílání (Digital Audio Broadcasting, DAB) a pro DVD, nebo CD-I (Compact Disc Interactive). CD-I je multimediální CD p řehráva č zna čky Philips. Layer 3 je od po čátku vyvíjen pro nízké datové proudy. Hlavn ě pro použití v ISDN síti, satelitním rozhlasu a pro p řenos po internetu. Tato vrstva má nejú činn ější kompresní pom ěry. Pro danou úrove ň zvukové kvality, vyžaduje nejnižší pam ěť ové nároky.

MPEG-1 MPEG1 primárn ě slouží ke kódování obrazu a p řidruženého zvuku pro digitální datové nosi če s rychlostí p řenosu 0,9 – 1,5 Mbit/s. Z toho je 1,2 Mbit/s pro video a 0,3 Mbit/s pro audio data. Tato specifikace je ušitá na míru kompaktnímu disku, ale MPEG-1 zvládne i mnohem vyšší datové toky. Používal se pro Video CD, SVCD a pro mén ě kvalitní video na DVD Video disku. Před vydáním MPEG-2 standardu se používal i v digitálních satelitních, nebo kabelových televizích. Aby bylo možné vyhov ět nízkým bitovým tok ům, MPEG-1 používal downsampling obraz ů, což m ělo za následek horší kvalitu. Používané vzorkovací frekvence jsou 32 kHz, 44.1 kHz a 48 kHz. Po čet komprimovaných kilobit ů za

37 sekundu (bitrate) je od 32 kb/s až k 448/384/320 kb/s, v závislosti na použité vrstv ě. Jeho sou částí je i MPEG Audio Layer 3 (MP3). MPEG-2 Tento standard rozši řuje možnosti MPEG-1. Je do n ěj možné zaznamenávat více kanál ů a do nich p řípadn ě i více jazykových variant. Je zde možné vybírat z více samplovacích frekvencí: 16, 22, 24, 32, 44.1 a 48 kHz. Díky vícekanálovému zaznamenávání lze použít tyto módy záznamu: 3/2, 3/0+2/0, 3/1, 2/0+2/0, 3/0, 2/2, 2/1, 2/0 stereo a 1/0 mono, kdy tyto dvojice čísel A/B znamenají A kanál ů pro p řední reproduktory a B pro zadní surroundové reproduktory. Krom t ěchto standardních kanál ů lze použít i jeden LFE (low frekvency) kanál. MPEG-2 byl vybrán jako kompresní schéma pro kompresi digitálního pozemního vysílání DVB, ATSC, nebo digitálního kabelové vysílání. Lze ho použít i v Blue-ray discích. MPEG-2.5 Tento standard není klasickým ANSI standardem. Vyvinul ho Frauenhoffer ISS jako rozší ření stávajícího MPEG-2. Díky tomuto rozší ření se významn ě rozší řily možnosti používaných bitrat ů a samplovacích frekvencí, hlavn ě v nižších hodnotách. MPEG-3 Standard MPEG-3 byl vyvíjen za ú čelem používání v HDTV, ale nestalo se tak a byl připojen ke standardu MPEG-2. MPEG-4 MPEG-4 zd ědil vlastnosti standard ů MPEG-1 a 2 a p řidal k němu řadu vylepšení, které umož ňují ukládat obraz ve stejné kvalit ě p ři násobn ě menšímu objemu dat. Rozši řuje MPEG-1 o podporu audio/video objekt ů, 3D obsahu a DRM specifikované t řetími stranami. Obsahuje také vlastní kontejner založený na formátu Quick time. MPEG-4 má řadu profil ů a úrovní, které ur čují specifické části standardu. Záleží na vývojá řích, jaké zp ůsoby implementace zvolí, pro r ůzné ú čely aplikací. Nejvýrazn ější částí je MPEG-4 part 2, kterou využívají známe video kodeky DivX, Xvid, nebo Quick Time 6. Další výrazná část tohoto standardu je MPEG-4 part 10. Jeho sou částí je specifikace AVC/H.264, která je použita v HD TV, Blue-ray discích a všech digitálních kabelových a satelitních a pozemních HD vysíláních. Používá se i p ři p řehrávání streamovaného obsahu z internetu, jako jsou videa z Youtube nebo Vimeo webových stránek.

38 3.3.3. Vorbis

Vorbis je open-source formát, který má na sv ědomí nadace Xiph.org. Tato organizace se snaží vyvíjet komponenty pro kódování a dekódování multimediálního obsahu, které budou svobodn ě implementovatelné a dostupné pod BSD licencí. Tento kompresní formát byl jejich prvním a také dlouho jediným po činem. Intenzivn ě se na n ěm za čalo pracovat, když spole čnost Frauenhofer oznámila zám ěr vybírat poplatky za MP3 licence. Vorbis byl představen roku 2002 a m ěl se stát nástupcem MP3 formátu. Jeho komprima ční algoritmy a kvalita zvuku byla lepší než u MP3 a navíc byl zadarmo. Jeho použitelné vzorkovací frekvence jsou od 8 do 192 kHz a bitová hloubka m ůže být 16 nebo 24 bit ů. Nevýhodou je, že Vorbis nemá žádnou ochranu proti chybám p ři samotném kódování.

V poslední dob ě se Vorbis za čal hodn ě využívat pro ukládání zvuku v po číta čových hrách a herních konzolích. Mnoho rádiových stanic a online služeb streamuje hudbu ve formátu Vorbis. Mnoho lidí zam ěňuje spojení Ogg Vorbis se samotným Vorbis formátem. Ogg je také otev řený a svobodný software od Xiph.org, je to ale kontejnerový formát. Dnes už se nepoužívá, nahradil ho modern ější, ve řejnosti také otev řený, kontejner Matroska.

3.3.4. AAC

Advanced Audio Coding (AAC) je ztrátový formát, jehož první verze vyšla v roce 1997. Vyvíjen byl spole čnostmi AT&T Bell Laboratories, Fraunhofer IIS, Dolby Laboratories, Sony Corporation a firmou Nokia. Byl prohlášen jako mezinárodní standard a sou část MPEG-2 part 7 a MPEG-4 part 3 standard ů.

AAC má být nástupcem MP3 formátu. Podporuje až neuvěř itelných 48 audio kanál ů s vzorkovací frekvencí do 96 kHz. Použitelná bitová hloubka je 8, 16 a 24 bit ů. Využívá pokro čilé kompresní metody a výborných výsledk ů dosahuje hlavn ě p ři nízkých datových tocích. Soubory mají p řípony .MP4; .M4A a nebo .M4P. Tyto p řípony se používají, pokud jsou uloženy dle MPEG-4 standardu. Soubory uložené dle specifikací MPEG-2, používají příponu .AAC. AAC se stal také výchozím formátem pro prodej hudby p řes službu Apple iTunes, která obsahuje i jeho nejznám ější a nejpoužívan ější kodek.

39 3.3.5. WMA

Windows Media Audio (WMA) je ztrátový, komprimovaný zvukový formát, vyvíjený jako sou část Windows Media. Díky tlaku a lobby firmy Microsoft je formát skv ěle hardwarov ě podporován. Původní zám ěr byl vytvo řit náhradu za MP3 formát, za který musel Microsoft při za člen ění do svého OS platit licen ční poplatky. První verze byla p ředstavena v roce 2000 a aktuální verze je integrována do Windows Media Playeru 12 ve Windows 7. WMA konkuruje p ředevším formátu AAC. WMA je uložen v kontejneru Advanced System Format (ASF), používá se tedy p řípona .WMA, nebo .ASF.

Nevýhodou WMA je jeho samotný kodek. Jde nastavit pouze variabilné bitrate (VBR) a 3 pevné profily kódování . Low bitrate, Medium bitrate a High bitrate.

Existují další t ři jeho varianty. Windows Media Audio Proffesional, který používá jiné kompresní metody a není kompatibilní s WMA. Windows Media Lossles, který je bezztrátovou variantou formátu WMA a Windows Media Audio Voice, používaný pro ukládání hlasu.

40 4. Software

Softwaru pot řebného pro práci s audio formáty je obrovské množství. V této kapitole jsem je obecn ě rozd ělil podle ú čelu, pro který je chceme použít, a popsal n ěkolik nejpoužívan ějších z nich.

4.1. Přehráva če

Přehráva če audio formát ů slouží primárn ě k přehrání hudby uložené na PC. Vývoj jde ale dop ředu a s postupem času p řibývají různé p řídavné funkce

4.1.1. WinAmp

WinAmp je nejznám ější a nejpoužívan ější frewarový hudební přehráva č. Vyvinuli ho v roce 1997 Justin Frankel a Dmitry Boldyrev původn ě jen pro systém Windows 95 a NT. Vznikl hlavn ě pro pot řebu p řehrání MP3 formátu a ostatních základních formát ů. Rychle si ho všimla vznikající spole čnost Nullsoft a s tím p řišla i podpora a rychlejší vývoj. Roku 1999 koupila Nulsoft spole čnost AOL. Za 80 milion ů dolar ů. WinAmp ale dál vznikal pod štítkem Nulsoftu a získal si spoustu p řívrženc ů hlavn ě díky své hardwarové nenáro čnosti, množstvím užite čných funkcí a rostoucímu trendu sdílení hudby v MP3 formátu.

Od verze 1.8 p řibyla podpora úpravy vzhledu pomocí skin ů. S verzí 2 p řišel p řesn ější ekvalizér a použiteln ější playlist. Verze 3 byla vyvíjena soub ěžn ě s verzí 2 a moc se neujala, byla nestabilní a zp ětn ě nekompatibilní se skiny pro starší verze. Od verze 5 WinAmp podporuje synchronizaci s Apple iPod .V roce 2010 byla uvedena verze i pro za řízení s opera čním systémem Android 2.1, ta umož ňuje synchronizaci s desktopovou verzí p řes USB port, nebo WiFi p řipojení k internetu. Podpora pro Apple Mac platformu přišla až v roce 2011 a je ur čena pro verzi OS X 10.6 a vyšší.

Aktuální verze 5.62 (na obrázku 10) vyšla v prosinci 2011. Lze jí stáhnout jako freeware verzi, nebo jako PRO verzi za 20 dolar ů. Verze PRO umož ňuje navíc přehrávat i HD video formáty a vypalovat CD s maximální možnou rychlostí.

Podporuje p řehrávání formát ů MP3, MOD, MPEG-1 Layer 2 i 3, AAC, M4A, FLAC, Vorbis, WAV a WMA. Má integrovaný rádio a TV tuner. Podporuje vkládání ID3 tag ů přímo v playlistu. Vypaluje i ukládá stopy CD Audio. Podporuje prostorový 5.1 zvuk.

41 Obsahuje i množství r ůzných digitálních vizualizací p řehrávané hudby. Umož ňuje ripovat CD do r ůzných formát ů a ty dále konvertovat

Obrázek 10. Grafické rozhraní programu WinAmp 5.62

Zdroj: http://3.bp.blogspot.com/-pZOXv03kCXg/TyFuCN9MUGI/AAAAAAAAAfQ/4L- nhn7amSM/s1600/Winamp.png

4.1.2. Foobar2000

Foobar2000 je další freeware přehráva č pro platformu Windows. První verze vyšla v roce 2002 a dnešní aktuální verze z února 2012 má číslo 1.1.11. Tento p řehráva č je populární svým strohým, minimalistickým designem a hlavn ě velmi širokou škálou nastavení. Díky tomu se t ěší velké oblíbenosti u po číta čových a hudebních nadšenc ů, kte ří cht ějí kvalitní program za rozumnou cenu (zadarmo). Umí p řehrávat v ětšinu základních formátu. Nap říklad MP3, MP4, MPC, AAC, Ogg Vorbis, FLAC, ALAC, WavPack, WAV, AIFF, AU, SHN, SND, a samoz řejm ě CD Audio. CD lze i snadno ripovat do všech uvedených formát ů a není problém si na domovské stránce stáhnout plugin, který umožní p řehrávání i mén ě známého formátu. Přehráva č Foobar2000 je software pro pokro čilé uživatele, kte ří si přehráva č upravují různými pluginy k dokonalosti. V základní verzi je hodn ě strohý.

42 Plugin ů pro tento p řehráva č existuje velké množství a lze je stáhnout z domovské stránky programu. Zajímavý je nap říklad plugin HTTP Control, který dovoluje v lokální síti ovládat Foobar2000 webovým prohlíže čem p řes http protokol. Lze si zvolit z několika vzhled ů layoutu (šablony vzhledu), optimalizované i pro chytré mobilní telefony. Přehráva č je poté možno ovládat odkudkoliv v dosahu sít ě.

Obrázek 11. Foobar2000 s upraveným vzhledem Dark One

Zdroj: http://www.zive.cz/ShowArticleImages.aspx?id_file=284773353&article=157817

4.1.3. MediaMonkey

MediaMonkey není p řehráva čem v pravém slova smyslu. Kvalitní p řehráva č je jeho nedílnou sou částí, ale MediaMonkey je ur čený primárn ě pro správu velkých hudebních sbírek. Lze ho získat zdarma jako freeware verzi, nebo ve verzi GOLD za 600 K č. Prodává se i GOLD lifetime verze za 1230 K č, která zaru čuje p řístup ke všem funkcím i v příštích verzích vydání MediaMonkey.

Původn ě byl vyvíjen Ji řím Hájkem pod názvem Songs-DB. Vývoj Songs-DB za čal v roce 2001 a až jeho verze 2,0 byla p řejmenována na MediaMonkey verze 2. To už byl program vyvíjen spole čností Ventis Media Inc. Ve verzi 2.2 p řibyla podpora synchronizace za řízení, které využívají Apple iTunes. Verze 2.5 umožnila práci s FLAC formátem a podporu synchronizace se všemi v té dob ě aktuálními za řízeními iPod, Creative Labs a iRiver.

43 Verze 3 už byla stav ěná na práci s velkou hudební knihovnou. Umož ňovala správu až 100 000 + položek (do té doby um ěl MM spravovat sbírky „jen“ do 50 000 položek).

Aktuální verze MediaMonkey je 4.0.3.1476 z února 2012 a umož ňuje pracovat s hudebními formáty MP3, AAC, M4A, OGG, WMA, MPC, APE, FLAC, WAV a i video formáty WMV, AVI, MP4, MKV. Mezi jeho funkce tedy pat ří skv ělá správa všech multimediálních soubor ů, které lze řadit dle zvolených kritérií. Automatické organizování a p řejmenování písní. Automatické identifikování písní z online databází Amazon nebo freeDB. Pokro čilé tagování u formát ů, které to podporují. P řehrávání se stovkami dsp audio efekt ů a výkonným equalizérem. Vytvá ření vlastních, nebo automatických playlist ů. Ripování CD na harddisk v různých formátech. Vypalování CD. Konvertování mezi formáty. Synchronizace se všemi běžnými přenosnými hudebními za řízeními. Sdílení hudebních knihoven do domácích multimediálních center a za řízení, podporující PUnP / DLNA protokol. Vizualizace. Reportování a export statistik o do excel, html, nebo xml soubor ů. Funkce jukebox, která dovoluje p řidávat písn ě do playlistu bez možnosti poškodit celou hudební sbírky a v neposlední řad ě velké možnosti úprav vzhledu.

Obrázek 12. Grafické rozhraní MediaMonkey 4.

Zdroj: http://cybernetnews.com/wp-content/uploads/2007/12/mediamonkey-overview.jpg

44 4.2. Editory

Hudební editory slouží k úprav ě nahraných zvuk ů, nebo hudby.

4.2.1. GoldWave

GoldWave je populární komer ční audioedita ční program, který vyvinula spole čnost GoldWave Inc v roce 1993. Tento komer ční program se používal ve stovkách škol a univerzit po celém sv ětě a je zmín ěn v mnoha odborných článcích. Byl používán americkou pob řežní stráží pro čišt ění nahrávek od šumu, nebo americkým námo řnictvem pro vytvá ření vysílání podcast ů. Byl využit i pro analýzu zvukového záznamu historicky prvního p řistání na m ěsíci. Neil Armstrong byl dlouho obvi ňován, že sv ůj památný výrok pronesl gramaticky nesprávn ě a práv ě GoldWave po 40 letech prokázal, že tomu tak nebylo.

GoldWave pracuje se všemi známými formáty. Snadno zvuk a hudbu st říhá, spojuje, mixuje, masteruje a to bez jakékoliv ztráty kvality zvuku. Má vlastní parametrický ekvalizér a úpravy hlasitosti. Základní i pokro čilé efekty a filtry. Umí potla čit hudbu i zp ěv, nebo vy čistit šum a praskání z nahrávek po řízených z gramofonu nebo magnetofonu. Obsahuje pokro čilé vizualizace zvuku, jako jsou spektrogramy, vlnové k řivky, VU metry a podobn ě. Umí aplikovat množství efekt ů, konvertovat mezi formáty, nebo editovat více soubor ů najednou. Dokáže se vrátit i o mnoho krok ů zp ět, má konfigurovatelný interface a umož ňuje si nastavit i vlastní klávesové zkratky. Podporuje ID3 tagování a p řidávání metadat. Je podporován ve Windows a Linux distribucích.

Aktuální GoldWave je z března 2012, verze 5.67. Je to shareware, takže funguje s omezením. Všechny funkce má kompletn ě dostupné, ale po ur čité dob ě se objeví okno s požadavkem na zakoupení licence. Frekvence objevovaní tohoto okna se stále zvyšuje, až je neúnosná. Roční licence stojí 19 dolar ů. Za doživotní licenci se platí 49 dolar ů

45 Obrázek 13. Grafické rozhraní GoldWave editoru 5.67

Zdroj: http://www.goldwave.com/images/gwmain.png

4.2.2. Audacity

Audacity je další známý hudební editor. Jeho vývoj za čal Roger Dannenberg a Dominic Mazzoni v roce 1999 na univerzit ě Carnegie Mellon a v roce 2000 byl vydán jako open- source pod licencí GNU GPL. Je to spolehlivý audio editor a nahrávací program pro Windovs, Linux i Mac OS X distribuce a je p řeložen do více než 20 jazyk ů. Mimo jiné i do češtiny. Poslední verze 2.0 je z března 2012.

Audacity je nejlepší voln ě dostupný program tohoto typu. Umí nahrávat až 16 stop najednou a to z mikrofonu, linkového vstupu, nebo jiných zdroj ů (pokud to umož ňuje hardware). Monitoruje úrovn ě hlasitosti p řed nahráváním, p ři nahrávání i po n ěm. P ři nahrávání zvuku lze nastavit 16, 24, nebo 32 bitovou hloubku a vzorkovací frekvenci do 96 kHz. Umí importovat i exportovat formáty WAV, AIFF, AU, FLAC, Vorbis, MP3, MP2, AC3, AAC a WMA. Umož ňuje všechny základní editace jako st říhání, kopírování, vkládání a odstran ění. Zvládá neomezené krokování zp ět, editace a mixování více stop najednou, manuální ovládání stopy klávesnicí, odstra ňování ruch ů a šumu. Má množství nastavitelných klávesových zkratek, vestav ěných efekt ů a funkce jako jsou ztišení nebo

46 odstran ění hlasu z nahrávky. Umí automaticky rozd ělovat stopy na základ ě hlasitosti, p ři nahrávání z gramofonu, nebo magnetofonu a snadno tyto stopy konvertovat do požadovaných formát ů.

Nevýhodou Audacity je, že pokud chceme konvertovat do MP3 formátu, musí se dodate čně stáhnout LAME kodek a ob čas je program nestabilní a spadne.

Obrázek 14. Grafické rozhraní Audacity 2.0.0

Zdroj: http://freewareupdate.com/images1/screenshots/audio-video/Audacity-screenshots-2.jpg

4.2.3. Adobe Audition

Adobe Audition je profesionální edita ční nástroj, nebo spíše osobní nahrávací studio, jak ho prezentuje firma Adobe. Jeho historie za čala jako úsp ěšný edita ční nástroj pod jménem Cool Edit, který vydala 1990 spole čnost Syntrillium Software. Program m ěl úsp ěch a zlom nastal v roce 2003, kdy ho za 16,5 milion ů dolar ů koupila spole čnost Adobe. V té dob ě aktuální Cool Edit Pro v2.1 p řejmenovali na Adobe Audition.

Adobe Audition je kompaktní nástroj pro profesionální nahrávání hlasu i nástroj ů, míchání hudebních stop i projekt ů, komponování hudby, st říháním hudby do videoklip ů a film ů,

47 vytvá ření profesionálních nahrávek do her, upravování a čišt ění zvuku a mnoho dalšího. Je možné ho spustit na platformách Windows a Linux. Využívá se p řevážn ě ve studiích, rádiích, ale najdeme ho i u muzikant ů, kte ří produkují vlastní hudbui a v profesionální kvalit ě. Umí vše, co výše popsaný Audacity a GoldWave a ješt ě spoustu v ěcí navíc.

Nap říklad umož ňuje editaci tolika stop, kolik zvládne vlastní procesor po číta če, má intuitivní interface a rychlý audio engine, metronom, profesionální efekty jako sou část programu a podpora VST (Virtual Studio Technology) i nov ějšíchVST3 audio syntezátor ů, efekt ů, a ASIO (Audio Stream Input Output) ovlada čů pro profesionální hudební hardware. Má spoustu automatických p ředvoleb, které jdou m ěnit i manuáln ě, nap říklad redukce hluk ů a šum ů, p řesné vkládání studiové nahrávky zvuku do videa a synchronizaci s pohybem rt ů, automatické korekce pitch a tempa a spoustu dalších.

Aktuální verze programu je CS5.5 a b ěhem dubna 2012 vyjde verze CS6. Adobe Audition je sou částí kompletního produk čního balíku Adobe Creative Suite 5.5. Samostatnou (stand alone) verzi lze vyzkoušet na 30 dní zdarma a cena plné verze je p řes 10 000 Kč

Obrázek 15. Grafické rozhraní Adobe Audition CS 5.5

Zdroj: http://www.legal-soft.ru/upload/iblock/60e/Adobe%20Audition%20CS5.5-1.jpg

48 Záv ěr:

Cílem této bakalá řské práce bylo analyzovat digitální audio formáty. V úvodní kapitole jsou nastín ěny principy zvuku a jeho vnímání, obecné d ějiny hudby a zp ůsoby záznam ů zvuku v analogové podob ě. Poté následuje část o p řevodu analogového signálu na digitální. Hlavní část práce je věnovaná digitálním hudebním formát ům, jejich přehlednému rozd ělení a popisu jednotlivých formát ů. Záv ěrečná kapitola popisuje b ěžné i poloprofesionální programy pro práci s hudebními formáty.

Z přehledu, který je v práci uveden, vyplývá, že je problematické ur čit, který formát pro digitální záznam zvuku je pro poslucha če nejlepší. Vždy záleží na ú čelu, pro který jej chceme využít i na možnostech použitého hardwarového nebo softwarového přehráva če. Dalším faktorem je samotný sluch poslucha če, protože každý máme sluchové ústrojí jinak vyvinuté, tudíž každý vnímá stejný zvuk trochu odlišn ě. D ůležitým prvkem je i hardware použitý pro reprodukci hudby. U n ěj vždy platí, že kvalita reprodukce závisí na nejslabším článku hudebního řet ězce. Lze konstatovat, že náro čný poslucha č, s kvalitním hudebním řet ězcem a vhodnými akustickými podmínkami (vhodn ě upravená poslechová místnost), zvolí bezztrátový hudební formát, nebo bezztrátový kompresní formát s vysokým bitrate. Mén ě náro čný poslucha č, využívající přenosný hudební p řehráva č a b ěžná sluchátka, si vysta čí se ztrátovým kompresním formátem. Poslech hudby na cest ě je vždy zatížen vysokou úrovní okolního šumu a nižší kvalita zvuku tak není na závadu.

S vývojem stávajících, nebo nových audio formát ů, p řichází také nové programy pro záznam, digitalizaci a úpravu zvukových záznam ů. Zde uvedený vý čet je jen stru čnou ukázkou t ěch nejzajímav ějších. Z bohaté palety všech dostupných program ů si ur čit ě každý vybere program vyhovující jeho pot řebám a finan čním možnostem.

49 Seznam použité literatury

Tišt ěná literatura

[1] WATKINSON John: An introduction to digital audio . Oxford: Focal press, 2002, ix, 419 s. ISBN 0-240-51643-5.

[2] POHLMANN Ken C: Principles of digital audio . New York: McGraw-Hill, 2005, xx, 842 s, ISBN 0-07-144156-5

Zdroje dostupné z www

[3] Wikipedie: Zvuk. [online]. [cit. 2012-03-12]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Zvuk

[4] BERNAT Petr: Akustika, vznik a ší ření zvuku, frekven ční analýza a syntéza, sluchový vjem zvuového signálu. [online]. [cit. 2012-03-12]. Dostupné z: http://homen.vsb.cz/~ber30/texty/varhany/anatomie/pistaly_akustika.htm

[5] Wikipedie: Hudba. [online]. [cit.2012-03-15]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hudba

[6] KINDLOVÁ Irena: D ějiny hudby. [online]. [cit. 2012-03-15]. Dostupné z: http://www.violinschool.eu/download/dejinyhudby/cast_1.pdf

[7] Wikipedie: Phonautograpf. [online]. [cit. 2012-03-18]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Phonautograph

[8] KROULÍK Ladislav: Sv ět gramofon ů: vynáleza historie. [online] 24.9.2009 [cit. 2012- 03-18]. Dostupné z: http://avmania.e15.cz/svet-gramofonu-vynalez-a-historie

[9] PROTIVÁNEK Petr; KROPÁ ČEK Ji ří: Speciál o gramofonech a gramofonových deskách. [online].25.2.2011 [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: http://aktualne.centrum.cz/domaci/grafika/2011/02/25/special-o-gramofonech-a- gramofonovych-deskach/

[10] REICHL Jaroslav: Mechanický záznam zvuku. [online]. [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1343-mechanicky-zaznam-zvuku

[11] REICHL Jaroslav: Optický záznam zvuku. [online]. [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1344-opticky-zaznam-zvuku

50 [12] REICHL Jaroslav: Magnetický záznam zvuku. [online]. [cit. 2012-03-19]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1348-magneticky-zaznam-zvuku

[13] Elektronika, teoretické základy a cvi čení: Magnetofony: P ředmagnetizace. [online]. [cit. 2012-03-20]. Dostupné z: http://elnika.sweb.cz/magnetofony/predmag.html

[14] Wikipedie: A/D p řevodník. [online]. [cit. 2012-03-22]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/A/D_p řevodník

[15]Wikipedie: Anti-aliasing [online]. [cit. 2012-03-22]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Anti-aliasing

[16] MAREK Pavel: Zázn ěje a jejich využití ve varhaná řství. [online]. [cit. 2012-03-23]. Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/clanek/zazneje-a-jejich-vyuziti-ve- varhanarstvi.html

[17] Quantium plus: Alec Harvey Reeves: PCM. [online]. [cit. 2012-03-24].Dostupné z: http://www.quantium.plus.com/ahr/main.htm

[18] WEBER Tomothy John: The WAVE file format. [online]. [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: http://www.lightlink.com/tjweber/StripWav/WAVE.html

[19] Sonicspot: Wave file format.[online]. [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: http://www.sonicspot.com/guide/wavefiles.html

[20] Sonicspot: MP3. [online]. [cit. 2012-03-28]. Dostupné z: http://www.sonicspot.com/guide/mp3/index.html

[21] SCHIMMEL Ji ří: Formáty zvukových soubor ů na PC: Formát soubor ů WAV. [online]. [cit. 2012-03-30]. Dostupné z: http://www.elektrorevue.cz/clanky/01007/index.html#wav

[22] COALSON Josh: Flac.[online]. [cit. 2012-03-30]. Dostupné z: http://flac.sourceforge.net/documentation_format_overview.html

[23] Wikipedie: Interchange File Format.[online]. [cit. 2012-03-31]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Interchange_File_Format

[24] Wikipedie: Audio Interchange File Format.[online]. [cit. 2012-03-31]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Audio_Interchange_File_Format#cite_note-2

[25] Wavpack: Hybrid Lossless Audio Compression. [online]. [cit. 2012-03-31]. Dostupné z: http://www.wavpack.com/#Features

51 [26] FOUKAL Ji ří: MPEG Audio Layer 3.[online]. [cit. 2012-04-4]. Dostupné z: http://www.fi.muni.cz/~qruzicka/Foukal/mp3.htm

[27] ASHLAND, Matt. Monkey`s audio. [online]. [cit. 2012-04-5]. Dostupné z: http://www.monkeysaudio.com/theory.html

[28] Wikipedie: Apple lossless. [online]. [cit. 2012-04-8]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Apple_Lossless#cite_note-4

[29] Apple Lossless Audio Codec. [online]. [cit. 2012-04-9]. Dostupné z: http://alac.macosforge.org/trac/wiki

[30] Hydrogenaudio: Wavpack. [online]. [cit. 2012-04-12]. Dostupné z: http://wiki.hydrogenaudio.org/index.php?title=WavPack

[31] Microsoft: WMA [online]. [cit. 2012-04-15]. Dostupné z: http://msdn.microsoft.com/en- us/library/gg153556(v=vs.85).aspx#windows_media_audio_10_professional

[32]Wikipedie: Advanced Audio Coding. [online]. [cit. 2012-04-16]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Audio_Coding

[33] WinAmp. [online]. [cit. 2012-17-]. Dostupné z: http://www.winamp.com/help/Player_Features

[34] Foobar2000. [online]. [cit. 2012-04-20]. Dostupné z: http://www.foobar2000.org/components

[35] MediaMonkey. [online]. [cit. 2012-04-22]. Dostupné z: http://www.mediamonkey.com/information/free/

[36] GoldWave. [online]. [cit. 2012-04-23]. Dostupné z:. http://www.goldwave.com/

[37] Wikipedie: GoldWave. [online]. [cit. 2012-04-23]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/GoldWave

[38] Audacity. [online]. [cit. 2012-04-22]. Dostupné z: http://audacity.sourceforge.net/about/features

[39] Adobe Audition. [online]. [cit. 2012-04-24]. Dostupné z: http://www.adobe.com/products/audition/features.html

52 Seznam obrázk ů

Obrázek 1. Slyšitelné zvukové pole ...... 9

Obrázek 2. Fonograf ...... 12

Obrázek 3. Vlevo p ůvodní gramofon His masters voice, ...... 15

Obrázek 4. Vpravo gramofon od české firmy Pro-Ject Audiosystems – RPM 10.1 Evolution 15

Obrázek 5. Vlevo ukázka optického zvukového záznamu na filmovém pásu; ...... 16

Obrázek 6. Vpravo typy optických zvukových záznam ů (nep ředstavují stejný zvuk) ...... 16

Obrázek 7. Vzorkování signálu ...... 21

Obrázek 8. Kvantování ...... 23

Obrázek 9. Hlavi čka MP3 souboru ...... 36

Obrázek 10. Grafické rozhraní programu WinAmp 5.62 ...... 42

Obrázek 11. Foobar2000 s upraveným vzhledem Dark One ...... 43

Obrázek 12. Grafické rozhraní MediaMonkey 4...... 44

Obrázek 13. Grafické rozhraní GoldWave editoru 5.67 ...... 46

Obrázek 14. Grafické rozhraní Audacity 2.0.0...... 47

Obrázek 15. Grafické rozhraní Adobe Audition CS 5.5 ...... 48

53