This dissertation presents an optical approach for reproducing stereo audio from the stereo disc phonograph records (LPs). Since the late nineteenth century, as one of the most influential recording technologies, the phonograph recording has enjoyed its popularity and produced numerous cylinders and discs that carry speeches, music, and all kinds of audio cultural heritage. The preservation of phonograph sound recordings is thus of world-wide concern. This research provides an alternative approach to digitizing the stereo disc phonograph records, potentially for long-term preservation, by optically acquiring the 3D disc record surface profile and extracting the audio signals from the record surface profile images by using software algorithms. The dissertation discusses the workflow of optically reproducing stereo audio from the stereo disc phonograph records by using the white-light interferometry technique. This workflow includes the acquisition of the 3D disc record surface profile by using a commercial white-light interferometry microscope, the extraction of the record groove undulations, which encodes the stereo audio information, by using our custom image processing algorithms, and finally the reproduction of the stereo audio signal from the groove undulations through signal processing. The workflow is evaluated with a test stereo record containing standard sinusoid signals and a musical record. The quality of the optically-reproduced audio is quantitatively evaluated and compared with that of the audio digitized by a turntable. The dissertation contains three main parts. The first include an introduction to the general background of the optical audio reproduction for the stereo disc phonograph records and the review of the phonograph recording technology, the previous efforts in optically reproducing audio from the cylinder and disc phonograph records, and the relevant optical techniques including the white-light interferometry. The second part focuses on our complete workflow for optically reproducing the stereo audio from the stereo disc phonograph records. This is followed by the evaluation of our workflow and the output audio quality. The dissertation concludes by introducing the challenges and the possible directions in the future development of our optical audio reproduction workflow. / Cette thèse présente une nouvelle approche de reproduction optique d'enregistrements phonographiques stéréo. L'enregistrement phonographique s'est imposé, vers la fin du XIXème siècle, comme la technologie d'enregistrement de référence partout dans le monde. Il existe donc une pléthore de cylindres et autres disques où ont été gravés discours, morceaux de musique, et autres artefacts culturel sonores. La préservation de ces enregistrements sonores phonographiques est donc une préoccupation mondiale. Le présent travail de recherche propose une approche alternative de numérisation des enregistrements phonographiques stéréo en vue de leur éventuelle préservation. En effet, à partir de l'acquisition optique du profil (en trois dimensions) de la surface d'enregistrement du disque, les signaux audio peuvent être reconstruits grâce à nos algorithmes d'analyse d'images. Cette thèse examine les étapes de la reproduction optique audio stéréo à partir d'enregistrements phonographiques sur disques stéréo en utilisant l'interférométrie en lumière blanche. Ces étapes comportent: l'acquisition du profil de la surface d'enregistrement d'un disque 3D en utilisant un microscope commercial interférométrique en lumière blanche ; l'extraction des ondulations du sillon, qui encode l'information audio stéréo en utilisant nos algorithmes de traitement d'images ; et finalement, la reproduction du signal audio stéréo depuis les ondulations du sillon par des techniques de traitement du signal. Le processus complet est évalué sur un enregistrement stéréo test comprenant des signaux sinusoïdaux et un enregistrement musical. La qualité de l'audio reproduit par voie optique est évaluée de façon quantitative et comparée avec celle de l'audio numérisé de manière « traditionnelle », à l'aide d'une platine. Cette thèse s'articule en trois parties. La première comporte une introduction des principes nécessaires à la reproduction d'enregistrements phonographiques stéréo par voie optique. Plus précisément, les principes de la technologie d'enregistrement phonographique sont passés en revue ; l'état de l'art des efforts de reproduction optique des enregistrements phonographiques sur disques et cylindres est présenté ; et enfin, les techniques optiques pertinentes incluant l'interférométrie en lumière blanche sont décrites. La deuxième partie livre une présentation détaillée du processus de reproduction optique que nous avons développé. Dans la troisième partie, l'évaluation quantitative de la qualité de la restitution du signal audio obtenue par notre procédé est aussi décrite. La thèse se conclue sur un bilan des défis et des directions possibles dans le futur développement de notre approche de reproduction des signaux audio par voie optique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103586 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Li, Beinan |
| Contributors | Ichiro Fujinaga (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Schulich School of Music) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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