UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

FACULDADE DE ENGENHARIA DA COMPUTAO

Disciplina: Projetos de Engenharia I

Projeto 4 - Processamento de Msica Usando o Matlab/Octave

Aluno: Alexandre Farias Baa

Nmero de Matrcula: 11080006801

Professor: Aldebaro Klautau

Relatrio acerca do Projeto 4 - Processamento de Msica Usando o Matlab/Octave

Msica utilizada: Soul Dealer

Compositor: Daisuke Ishiwatari

lbum: Guilty Gear X Heavy Rock Tracks

Software utilizado: MATLAB 7.10.0 (R2010a)

Parte 1 Comparar a razo de compresso entre o arquivo WAV e o MP3

Arquivo original: souldealer

Formato: MP3

Nmero de amostras: 16 bits

Taxa de amostragem: 44100Hz

Tamanho em bytes: 819 129 bytes

Arquivo convertido: souldealer(entrada)

Formato: WAV (PCM linear)

Nmero de amostras: 16 bits

Taxa de amostragem: 44100Hz

Tamanho em bytes: 2 993 036 bytes bytes

Clculo da razo de compresso entre o tamanho dos arquivos:

2 993 036 ------ 100%

819 129 -------- x%

2993036*x=819129*100

x=819129*100/2993036

x=27,3%

Ento a "razo de compresso" de um arquivo WAV PCM linear com taxa de amostragem de

44100 Hz mono com um nmero de amostras de 16 bits para um em MP3 com a mesma taxa

de amostragem e nmero de amostras, porm estreo, cerca de 27,3%.

Parte 2 Implementando o efeito especial Delay atravs do MATLAB

Descrio

Delay um efeito especial comumente gerado pelo armazenamento do sinal de udio em

um buffer eletrnico por um certo perodo de tempo para depois ser reenviado para a sada de

udio. O efeito mais simples conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado.

Delays mltiplos podem ser gerados pela reinsero repetida do sinal atrasado. Multitap

delays so gerados a partir de um nico e longo delay que repetido em intervalos diferentes,

gerando mltiplas repeties. Ping-pong delays so obtidos pelo direcionamento alternado de

cada repetio para os canais esquerdo e direito da sada de udio.

Para este projeto, utilizarei o efeito mais simples.

Mtodo de implementao

Passo 1 Testes atravs do Audacity e implementao da teoria

Utilizei o mesmo udio obtido durante a Parte 1 do projeto (souldealer(entrada).wav), o

carreguei no Audacity e testei diversos valores de delay, optando pelo atraso 1,5 segundos

para que fosse perceptvel sem obter discrepncias quanto ao udio original.

udio de entrada (Sem Delay)

udio de sada (Com Delay)

O Delay visvel no trecho final da faixa, onde se v um prolongamento de menor intensidade

comparado ao udio de entrada, para ser mais exato, partir de 33 segundos de msica, onde

no udio de entrada era praticamente um valor nulo, no Delay observa-se o atraso de 1,5

segundos e a variao de cerca de 0.6 decibis.

Passo 2 Implementao do cdigo do Delay atravs do MATLAB

Utilizei o seguinte cdigo no MATLAB para que fosse possvel implementar uma interface

similar a do Audacity(Cdigo devidamente comentado para uma melhor compreenso):

%Comando utilizado para ler o arquivo original soul_dealer(entrada).wav.

%Onde x passa a ser o udio de entrada.

%E fs a frequncia, que neste caso 44100Hz.

[x,fs]=wavread('C:\temp\souldealer(entrada).wav');

%Inicializao das constantes, respeitando as mesmas estabelecidas no Audacity.

%"a" corresponde ao Grau de atenuao do eco em decibis.

%"delay" corresponde ao Temporizador do Delay em segundos.

%Foi escolhido 1.5 segundos para que o Delay fosse mais perceptvel.

a=.6;

delay=1.5;

%Expresso para calcular o nmero de amostras do Delay.

%Onde D o nmero total de amostras do Delay.

%Obtido pela multiplicao da constante delay pela frequncia do udio

D=delay*fs;

%Onde y corresponde ao udio a ser modificado pelo Delay.

y=zeros(size(x));

%Expresso utilizada para filtrar o sinal.

%Sendo ela uma equao diferencial.

for n=D+1:1:length(x)

y(n)=x(n)+a*x(n-D);

end;

%Comando utilizado para executar o udio original.

soundsc(x,fs)

%Comando utilizado para executar o udio com o efeito do Delay.

soundsc(y,fs)

%Comando utilizado para salvar o udio modificado pelo Delay.

wavwrite(y,44100,16,'C:\temp\souldealer(delay).wav')

%Parmetros para se plotar o grfico de Tempo(segundos)xFora Relativa do Sinal (decibis)

(souldealer(entrada).wav).

out=x(:,1);

time=(1/44100)*length(x);

t=linspace(0,time,length(x));

%Plot do grfico para o udio de entrada (souldealer(entrada).wav).

%Considerando a tempo total do udio.

plot(t,x),...

xlabel('Tempo(segundos)'),...

ylabel('Fora Relativa do Sinal(decibis)'),...

title('Tempo x Fora Relativa do Sinal (souldealer(entrada).wav)'),...

grid;

%Parmetros para se plotar o grfico de Tempo(segundos)xFora Relativa do Sinal(decibis)

(souldealer(delay).wav).

out=y(:,1);

time=(1/44100)*length(y);

t=linspace(0,time,length(y));

%Plot do grfico para o udio com Delay (souldealer(delay).wav).

%Considerando a tempo total do udio.

plot(t,y),...

xlabel('Tempo(segundos)'),...

ylabel('Fora Relativa do Sinal(decibis)'),...

title('Tempo x Fora Relativa do Sinal (souldealer(delay).wav)'),...

grid;

Passo 3 Explorando o cdigo do Delay e Anlise final

Simplesmente, apliquei uma equao diferencial para que o sinal original fosse somado ao

sinal atrasado: y(n) = x(n) + ax(n-D)

Onde, no cdigo, ela foi expressa da seguinte forma: y(n)=x(n)+a*x(n-D)

E analisando graficamente (Preferi colocar, em separado, os grficos correspondentes a cada

plot para que os blocos de cdigo no ficassem desconexos):

Grfico 1 udio de entrada (souldealer(entrada).wav)

Grfico 2 udio de sada (souldealer(delay).wav)

Pode ser visto nos grficos do MATLAB o mesmo detalhe notado nos grficos do Audacity, no

trecho final da faixa visvel o Delay partir de 33 segundos, com atraso de 1,5 segundos e a

variao de 0.6 decibis.

Logo, atravs da soma entre sinal original e o atrasado, possvel fazer o mesmo que o

Audacity no MATLAB, porm podemos ver realmente como gerado o efeito do Delay.

Referncias

Wikipdia - Artigo sobre o efeito especial Delay: http://pt.wikipedia.org/wiki/Delay

Artigo do Professor Fernando Iazzetta da USP sobre efeitos de udio:

http://www.eca.usp.br/prof/iazzetta/tutor/audio/efeitos/effx.html