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Elaborazione dei segnali audio

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Docente: Angelo Ciaramella


Obiettivi del Corso

Il corso intende fornire i fondamenti teorici di base e le metodologie relative alla elaborazione dei suoni fondamentale per la progettazione e per la costruzione di sistemi multimediali. Vengono presentate le principali tecniche per la analisi, l'elaborazione, e la sintesi dei segnali. Il corso intende fornire gli strumenti e le tecniche di base per la comprensione e il trattamento dei suoni allo scopo di affrontare applicazioni quali lo sviluppo di interfacce, la compressione e trasmissione di informazioni, l'analisi di scene, etc.


Programma del corso

Teoria

Acustica: Scenari dell’Audio Digitale, La natura del suono, La forma d’onda, Propagazione del suono, Fondamenti di Acustica, Il tono puro e le note musicali, Formato e supporti.
Rappresentazione digitale del suono: Da analogico a digitale, Il campionamento, Aliasing, La quantizzazione lineare e non-lineare.
Percezione uditiva: Fisiologia dell’udito e orecchio, Psicologia dell’udito, Localizzazione delle sorgenti sonore e mascheramento.
Sistemi digitali: Sistemi lineari e invarianti alla traslazione, risposta all’impulso e risposta in frequenza.
Rappresentazione in frequenza: Cenni su Trasformata di Laplace e di Fourier, Trasformata di Fourier a tempo discreto, Trasformata Z, seno cardinale e filtro passa-basso ideale.
Trasformata di Fourier discreta: Trasformata di Fourier Discreta (DFT), Zero-padding, Fast Fourier Transform (FFT) con decimazione nel tempo.
Equalizzazione e filtraggio: Equalizzazione tramite filtraggio, Fitri passa-basso, passa-banda, passa-alto, stop-banda, Parametri dei filtri reali, Progetto di filtro IIR e FIR, filtri FIR e tecnica di windowing, Approccio di Parks e McClellan, Filtro IIR vs filtro FIR.
La compressione audio: Introduzione alla compressione, Compressione del silenzio, Codifiche µ-law e A-law, Compressione ADPCM, LPC, Compressione di tipo percettivo, Compressione MPEG 1 Layer 3 (MP3).
Analisi dei segnali: Cross-correlazione e Autocorrelazione, Spettro di potenza e Periodogramma, Il Periodogramma “smussato”, Metodo di Bartlett, Metodo delle Finestre, Metodo di Welch
La sintesi del suono: Campionamento, Wavetable, Generazione diretta, Granulare, Trasformazione, Analisi e risintesi, Sintesi per modelli fisici.
Musica e MIDI: La rappresentazione musicale, descrizione del protocollo.
Effetti sonori: Inviluppo, Tremolo, Vibrato, Delay, Flanger, Chorus, Doubling, Echo, Riverbero, Audio e realtà virtuale.

Laboratorio


Analisi di segnali audio reali e sintetici mediante l’utilizzo di programmi di Editing e di approcci implementati in C++: creazione di note musicali e accordi, filtraggio ed equalizzazione di un segnale, sintesi dei segnali, trasformazione dei segnali nel dominio delle frequenze, analisi spettrale, applicazione di effetti sonori.
In C++ viene fornita una libreria per il Digital Signal Processing (DSP) ed emulatori software

 


Materiale Didattico

Le presentazioni multimediali (formato .pdf) di tutte le lezioni  e alcune lezioni in registrazione audio video sono disponibili on line attraverso la piattaforma di e-learning della Facoltà di Scienze e Tecnologie

 


Testi

Elaborazionedei Segnali Audio: Teoria e Pratica in C++, Angelo Ciaramella, download del libro dal sito del docente.
Audio e Multimedia, V. Lombardo, A. Valle, Apogeo, 2005.
Elaborazione numerica dei segnali, A. V. Oppenheim, R.W. Schafer, Franco Angeli Editore, 1996.
Audio digitale, Aurelio Uncini, McGraw-Hill, 2006 (Testo di approfondimento)

 

 

 

 

 

ICIAP 2013

17th International Conference on
Image Analysis and Processing
September 11-13, 2013 Naples, Italy
 

PhD Studentship in Machine Learning for Computer Vision

 

 

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