ВизуалАудио

VisualAudio — это проект, который извлекает звук из изображения граммофонной пластинки . Он возник в результате партнерства Швейцарского национального звукового архива и Школы инженерии и архитектуры Фрибура .

Введение

Диски были единственным средством сохранения звука до появления магнитных лент. До появления винила в 1950-х годах пластинки делались из шеллака или воска. Органический состав этих материалов позволил им со временем разлагаться, а также сделал их подверженными воздействию грибков.

В результате многие пластинки, в том числе уникальные оригинальные радиопродукции, находятся в состоянии ухудшения, что делает невозможным воспроизведение традиционными механическими средствами. отсюда и интерес к бесконтактному подходу.

История

Идея восстановления звука старых пластинок посредством оптического сканирования возникла летом 1999 года в Лугано у технического менеджера Швейцарского национального звукового архива ( Fonoteca Nazionale ) Стефано С. Кавальери (создателя и владельца интеллектуальной собственности, инициатор проекта), бывший директор M&C Management and Communications SA Пьер Хеммер (соавтор проекта) и директор Швейцарского национального звукового архива Пио Пеллиццари (соавтор проекта).

школа Фрибургская инженерии и архитектуры ( Фрайбургский университет прикладных наук ), Главным партнером выступила сначала изучая его осуществимость, а затем запуская проект, который развивался годами.

Принцип

Обработка изображений

При обычном воспроизведении граммофонной пластинки звук получается с помощью иглы, идущей по канавке.Радиальное смещение канавки можно наблюдать в микроскоп, а это означает, что звуковая информация видна.

Если сделать аналоговое изображение каждой стороны пластинки в высоком разрешении, а затем информацию в фильме оцифровать с помощью кругового сканера, различные алгоритмы смогут обработать изображение, чтобы извлечь и восстановить звук.

Метод

Фотография

Центральная часть процесса – фотосъемка. Выполняется в начале процесса на правильно очищенной пластинке, чтобы заархивировать ее как фильм.

Фотопленка имеет высокое разрешение — 600 линий на мм . Этого разрешения достаточно, чтобы точно отслеживать перемещение канавки.

Процесс сканирования

После того как содержимое записи будет сохранено на фотопленке, следующим шагом будет восстановление исходного звука. Для этого Университет прикладных наук Фрибура построил прототип сканера.

Последний версия сканера

Последняя версия сканера

Последняя версия сканера

Электрический ток вариант сканера выполнен из стеклянной вращающейся пластины, на котором размещен фильм. Оцифровка камерой изображения осуществляется линейной ПЗС- шириной 2048 пикселей , которая делает снимки через равные промежутки времени с частотой от 25 000 до 200 000 строк за оборот. Комбинация камеры с вращающейся пленкой обеспечивает поворотное сканирование пластинки в виде прямоугольного изображения кольца. Второе радиальное движение обеспечивает следующее кольцо.

Обработка изображений

После оцифровки изображения обрабатываются для анализа и определения положения и смещения канавки. Первым шагом является исправление недостатков снятых изображений. Многие помехи могут возникать на различных этапах процесса сбора данных: самой записи (трещины, царапины, пыль), фотографии (зернистость пленки) или сканирования (пыль, оптика, ПЗС-сенсоры).

Трещины на пластинке

Затем положение канавки оценивается с помощью алгоритмов обнаружения кромок. После обнаружения краев выполняются коррекции, требующие более сложных знаний о структуре изображения. Несколько примеров исправлений:

• Интерполяция, если канавка прервана
• Если край канавки поврежден, полезна информация, предоставляемая другой стороной канавки.

Извлечение звука

Последний шаг — преобразование смещения канавки в звуковой сигнал. Этот сигнал обрабатывается полосовыми фильтрами , чтобы получить только полосу пропускания исходной записи. некоторые частотные выравнивания (например, RIAA ). Реализованы

Целью этого проекта является получение и архивирование звука, максимально приближенного к оригинальному. По умолчанию восстановление звука не применяется.

Побитые рекорды

Конечная цель этого проекта — получить звук из навсегда утерянной пластинки.

Многие пластинки 1940-х годов взломаны и совершенно непригодны для воспроизведения. В результате получился интересный пазл.Поскольку трещины возникают из-за усадки лака, в большинстве случаев потери материала не происходит. Чтобы решить эту проблему, в ноябре 2006 года Швейцарский национальный звуковой архив запустил проект, финансируемый Фондом Герберта Рюфа. Результаты на данный момент обнадеживают. Алгоритм в основном использует характеристики сигнала, чтобы определить, являются ли две части канавки смежными или нет.

Проект все еще находится на этапе тестовой проверки, но некоторый звук уже доступен.

Качество системы

Достичь того же качества, что и оригинальная пластинка, воспроизведенная на современном проигрывателе, вероятно, нереально. Первоначально около 20 дБ в раннем прототипе. Отношение сигнал/шум современной системы составляет около 19 дБ для хорошей записи на скорости 78 об/мин .

Преимущества и недостатки

Благодаря промежуточному фотографическому этапу это решение решает несколько серьезных проблем, возникающих в системах архивирования.

• Скорость процесса архивирования из-за относительно короткого времени фотосъемки.
• Хранение информации происходит на аналоговой пленке, поэтому оно не зависит от технологии, которая может быстро устареть, а замораживание и сохранение состояния записи в новом формате позволяет извлекать информацию позже с использованием новых технологий.
• Периодического переноса на новые носители данных можно избежать, поскольку срок службы фотопленки составляет несколько сотен лет.
• Возможность использования системы для записи вертикального разреза.

Недостатки системы:

• Непригоден для восковых цилиндров.
• Некоторые неровности, такие как округлые или выпуклые пластинки, которые не влияют на воспроизведение на традиционном проигрывателе, могут влиять на звучание VisualAudio.

Восстановленные файлы

Среди уникальных аудиофайлов, восстановленных с помощью таких методов, речь итальянского политика и поэта Альдо Спалличчи .

См. также

• Лазерный проигрыватель
• Технология IRENE (изображение, реконструкция, стирание шума и т. д.)

Ссылки

Источники

• Международные новости сохранения: Информационный бюллетень Программы ИФЛА по сохранению и консервации . Том. 44–52. 2008.
• «Журнал Общества звукоинженеров». 53 . 2005: 1114. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
• Ричард Джеймс Берджесс. История музыкального производства . п. 189.

Библиография

• Кавальери, Стефано С. «Практическое визуальное аудио: долгий путь к ощутимым результатам». Устойчивые аудиовизуальные коллекции посредством сотрудничества: материалы Совместного технического симпозиума 2016 года. Издательство Университета Индианы, 2017.
• Джонсен, Оттар и др. « Обнаружение положения канавки в фонографических изображениях ». Международная конференция IEEE 2007 г. по обработке изображений. Том. 6. ИИЭР, 2007.
• Стотцер, Сильвен и др. «Извлечение канавок фонографических пластинок». Системы анализа документов VII: 7-й международный семинар, DAS 2006, Нельсон, Новая Зеландия, 13-15 февраля 2006 г. Материалы 7. Springer Berlin Heidelberg, 2006.
• Джонсен, Стефано С. Кавальери – профессор Оттар и Фредерик Бапст. « Оптический поиск и хранение аналоговых звукозаписей » .
• Стотцер, Сильвен и др. « Извлечение фонографического звука с использованием обработки изображений и сигналов ». Международная конференция IEEE 2004 г. по акустике, речи и обработке сигналов. Том. 4. ИИЭР, 2004.
• Стотцер, Сильвен и др. « Визуальное аудио: оптический метод сохранения звука фонографических пластинок ». Журнал IASA (2003): 38-47.
• Стотцер, Сильвен. VisualAudio: Аппаратные характеристики граммофонных пластинок. Кафедра компьютерных наук, Фрибурский университет, 2003 г.
• Джонсен, Оттар и др. «VisualAudio: оптический метод сохранения фонографических записей».
• Фадеев, Виталий и Карл Хабер. « Реконструкция механически записанного звука путем обработки изображения ». Журнал Общества аудиоинженеров 51.12 (2003): 1172-1185.
• Макканн, М., П. Каламиа и Н. Эйлон. «Извлечение аудио из оптических сканирований записей». (2004).
• Тиан, Баочжун и Джон Л. Бэррон. « Воспроизведение звукового сигнала с граммофонных пластинок с использованием трехмерной реконструкции сцены ». Ирландская конференция по машинному зрению и обработке изображений. 2006.
• Стотцер, Сильвен. Извлечение звука из фонографической записи путем обработки изображений. Дисс. Фрибурский университет, 2006 г.
• Корнелл, Эрл В. и др. « Использование оптической метрологии для восстановления звукозаписей ». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование 579.2 (2007): 901-904.
• Ли, Бейнан, Симон де Леон и Ичиро Фудзинага. « Альтернативный подход к оцифровке стереофонографических записей с использованием оптической реконструкции звука ». ISMIR. 2007.
• Болтрик, П.Дж. и др. «Бесконтактная метрология поверхности для сохранения и восстановления звука механических звукозаписей». Журнал Общества аудиоинженеров 56.7/8 (2008): 545-559.
• Александрович, Весна. « Аналоговый/цифровой звук. Цифровая коллекция граммофонных пластинок Национальной библиотеки Сербии со скоростью вращения 78 об/мин ». Обзор Национального центра оцифровки 12 (2008): 37-42.
• Ли, Бейнан, Джордан Б.Л. Смит и Ичиро Фудзинага. « Оптическая реконструкция звука для стереофонографических записей с использованием интерферометрии белого света ». ISMIR. 2009.
• Тиан, Баочжун, Сэмюэл Самбасивам и Джон Бэррон. «Практическое цифровое воспроизведение граммофонных пластинок с использованием изображений планшетного сканера». Съезд 131 Общества аудиоинженеров. Общество аудиоинженеров, 2011 г.
• Тиан, Баочжун и Джон Л. Бэррон. «Использование технологии компьютерного зрения для проигрывания граммофонных пластинок». Журнал Общества аудиоинженеров 59.7/8 (2011): 514-538.
• Янукевич, Кристофер. « Подход лазерной триангуляции для оптической реконструкции звука граммофонных пластинок » (2016).
• Шено, Жан-Юго, Луи Лаборелли и Жан-Этьен Нуаре. « Saphir: Оцифровка сломанных, потрескавшихся или расслоившихся лаковых пластинок со скоростью вращения 78 об/мин с помощью настольного оптического сканера » .
• Шено, Жан-Юго, Луи Лаборелли и Жан-Этьен Нуаре. « Saphir: оптическое воспроизведение поврежденных и расслоенных аналоговых аудиодисков ». Журнал по вычислительной технике и культурному наследию 11.3 (2018): 14-1.
• Хокинс, Джулия и Брайс Роу. « Сохранение аудио IRENE в Северо-восточном центре консервации документов: разработка рабочих процессов и стандартов для проектов сохранения, в которых используются инновационные технологии ». Журнал Digital Media Management 9.3 (2021): 262-278.
• Шено, Жан-Юго и Жан-Этьен Нуаре. « Проблемы оптического восстановления аналоговых аудиодисковых записей, которые иначе невозможно воспроизвести ». Конференция Общества аудиоинженеров: Международная конференция AES 2023 по архивированию, сохранению и восстановлению аудио. Общество аудиоинженеров, 2023.
• Использование оптической метрологии для восстановления звукозаписей
• Использование физики для восстановления ранних звукозаписей
• Реконструировать звукозаписи

Внешние ссылки

• «ВизуалАудио» . Швейцарский национальный архив звуков. Архивировано из оригинала 23 июля 2019 года . Проверено 30 октября 2019 г.
• Зенон, Габальо (12 августа 2019 г.). «Гонка со временем» . действие (на итальянском языке). Архивировано из оригинала 26 октября 2019 года . Проверено 30 октября 2019 г.