Digitale Audioverarbeitung - TAMS

Page 1

Materialien zur Vorlesung

Digitale Audioverarbeitung

Norman Hendrich

Universitat HamburgFachbereich Informatik

Vogt-Kolln-Str. 30D 22 527 Hamburg

[email protected]

Page 2

.

Page 3

INHALTSVERZEICHNIS i

Inhaltsverzeichnis

Einfuhrung 1Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Studienprofil interaktive Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Aktuelle Nachrichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Standort Hamburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Gehor und Gehorwahrnehmung 10Schall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Horbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Aufbau des Gehors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Lautheit, Tuningkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Klangfarben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Larm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Signalverarbeitung 26Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Zahlenfolgen, Impulsantwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Fouriertransformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Abtastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Quantisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32A/D-Wandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34D/A-Wandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Dither . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Audio-Signalverarbeitung 39Direktform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Z-Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42FIR / IIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Dynamikbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Hall, Raumsimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Audioqualitat 50Transparenter Kanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Vergleich CD, LP, Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Quantisierungseffekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Audio-Hardware und -systeme 57Soundblaster live, EMU10K1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Micronas MAS35X9F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Signalprozessoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60SHARC-Familie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61SIMD-Befehlssatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62MMX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633Dnow! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67ISSE und ISSE2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Benchmarks Pentium, Athlon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Compact Disc 74CD Funktionsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Fehlerkorrektur (CD-ROM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Datenformat CD-DA, CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79CD-ROM Dateisysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81CD-R und CD-RW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86DVD-Audio, SACD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88DVD-Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89DVD-RAM, DVD-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Page 4

ii INHALTSVERZEICHNIS

Dateiformate 92Codec, SND, WAV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Sprach-Codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Kompandierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96ADPCM-Kompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98SPDIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99ADAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Psychoakustische Kodierung 102MPEG-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Filterbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Encoder-Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Maskierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Bitstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109Pre-Echos und MPEG-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110LAME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Streaming Media 114Streaming im Internet: RTP, RTCP, RTSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116Windows Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118AVI und ASF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Windows Media Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Real Networks, Liquid Audio, Quicktime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Napster und Gnutella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Audiovergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

3D-Audio 132Lokalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133HRTF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134Mehrkanalton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136Dolby Surround . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Dolby Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138DTS, MPEG-2, THX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Beispiel: Raum F334 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140DirectSound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142EAX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Klangsynthese 148Subtraktiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Virtuell analog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153Additive Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Frequenzmodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Physical Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

MIDI 160MIDI Protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162Standard MIDI Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165General MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166Yamaha XG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Sequencer, Cubase VST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170VST Mixer, Effekte, Instrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Wasserzeichen 174Verschlusselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Beispiel MemoryStick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176Audio-Wasserzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180SDMI, HackSDMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Page 5

Digitale Audioverarbeitung Einfuhrung 1

Dat

enüb

ertr

agun

g, S

trea

min

g, in

sbes

onde

re v

ia In

tern

et, Q

oS

digi

tale

Hör

gerä

te

Mus

ik/S

prac

h-S

ynth

esiz

er, v

irtue

lle T

onst

udio

s

Auf

zeic

hung

und

Wie

derg

abe:

S

prac

he, M

usik

, Ger

äusc

he

aktu

elle

s T

hem

a, g

roß

e w

irtsc

haftl

iche

Bed

eutu

ng

Dat

ensp

eich

erun

g un

d D

aten

kom

pres

sion

Aud

io-A

PIs

(z.

B. D

irect

X, J

MF

), 3

D-A

udio

MP

EG

-1, -

2, -

4, -

7

jede

For

m d

igita

ler

Ver

arbe

itung

von

Aud

ioda

ten:

digi

tale

s C

opyr

ight

, Kop

iers

chut

z, W

asse

rzei

chen

Suc

hmas

chin

en, I

nhal

tssu

che,

Tau

schb

örse

n (N

apst

er)

Dat

enfo

rmat

e, D

aten

kom

pres

sion

Info

rmat

ikas

pekt

e:

"dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng"

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Ste

inm

etz]

Med

ienv

erar

beitu

ng

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

tech-www.informatik.uni-hamburg.de/lehre/ws2000/vl-audioverarbeitung/

Vor

lesu

ng

Nor

man

Hen

dric

h

Uni

vers

ität H

ambu

rg, F

achb

erei

ch I

nfor

mat

ik, T

EC

H

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng

hend

rich

@in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de

Tite

l

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Sig

nalv

erar

beitu

ng, A

udio

-Har

dwar

e

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130

Aud

ioqu

alitä

t, "t

rans

pare

nter

Kan

al"

psyc

hoak

tust

isch

e V

erfa

hren

, MP

3, A

AC

Aud

io-D

aten

form

ate

CD

/ D

VD

/ M

inid

isc

/ HD

-Rec

ordi

ng

Pro

gram

mie

rspr

ache

n fü

r M

usik

, MP

EG

-4, M

PE

G-7

Sur

roun

d-V

erfa

hren

, Dire

ctX

MID

I, G

M, S

eque

ncer

, virt

uelle

s S

tudi

o

digi

tale

s C

opyr

ight

, Was

serz

eich

en, S

igna

ture

n

Mus

iksy

nthe

se

Str

eam

ing,

Nap

ster

digi

tale

Sig

nalv

erar

beitu

ng

Gru

ndla

gen

des

Geh

örs

Ein

führ

ung,

Mot

ivat

ion

08.0

2

01.0

2

25.0

1

18.0

1

11.0

1

21.1

2

14.1

2

07.1

2

30.1

1

23.1

1

16.1

1

09.1

1

02.1

1

26.1

0

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Term

invo

rsch

au:

D

o, 1

2-14

, F-3

34

Page 6

2 Einfuhrung Digitale Audioverarbeitung

Tre

nd: Ü

berg

ang

zu D

VD

mit

Sur

roun

d-A

udio

sehr

gut

e K

lang

qual

ität,

96 d

B D

ynam

ik, r

ausc

hfre

i

anal

oge

Dat

entr

äger

(LP

/Cas

sette

) w

eitg

ehen

d du

rch

CD

ver

drän

gt

bei v

erhä

ltnis

mäß

ig g

erin

gen

Kos

ten

einf

ache

s K

opie

ren

("C

Ds

bren

nen"

)

Dire

ktzu

griff

, Pro

gram

mie

rbar

keit

=>ne

ue V

erfa

hren

müs

sen

sich

an

CD

s m

esse

n

=>V

erbr

auch

er e

rwar

ten

"CD

-Qua

lität

"

Con

sum

er-M

arkt

ist v

erw

öhnt

:

CD

-Qua

lität

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Feh

lerk

orre

ktur

, kei

ne A

usse

tzer

ode

r K

nack

ser

=>B

andb

reite

KB

/s b

is G

B/s

, Rec

henl

eist

ung

bis

GF

LOP

S

z.B

. VS

T-P

lugi

ns

Cub

ase,

Log

ic, .

..

Mod

em-F

unkt

ione

n

Mus

ikau

fnah

me

/ -pr

oduk

tion

Spr

acha

usga

be /

-ein

gabe

Str

eam

ing-

Med

ia, T

elep

honi

e

Mus

ikin

stru

men

t, S

ynth

esiz

er

3D-A

udio

für

virt

ual r

ealit

y

CD

, DV

D |

MP

3, A

C3,

MD

, ...

AC

97, A

MR

, CM

R

Spi

ele,

VR

-Anw

endu

ngen

Mus

ik u

nd V

ideo

s ab

spie

len

Rea

lAud

io, M

S m

edia

höch

st u

nter

schi

edlic

he A

nfor

deru

ngen

=>

PC

-Aud

io?

Uni

vers

alin

stru

men

t PC

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

(Bei

spie

l: A

utot

une

zur

Ges

angs

korr

ektu

r)

imm

er b

esse

re D

SP

-Alg

orith

men

mög

lich

Ers

etze

n ex

tern

er H

W-G

erät

e du

rch

SW

Hig

hend

-Sou

ndka

rte

stat

t Ton

stud

io

AC

97-C

odec

sta

tt S

ound

kart

e

low

-cos

t HD

-Rec

ordi

ng

Moo

re’s

Law

: R

eche

nlei

stun

g st

eigt

50%

/ Ja

hr:

=> =>

völli

g ne

ue M

öglic

hkei

ten

=>

bess

ere

Ton

qual

ität (

24 b

it, 9

6 K

Hz)

, Sur

roun

d 5.

1, e

tc.

3D-A

udio

sta

tt S

tere

o od

er 5

.1

Ech

tzei

tman

ipul

atio

n vo

n A

udio

date

n

virt

uelle

Ton

stud

ios,

vol

le A

udio

/MID

I-In

tegr

atio

n

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Aud

io:

T

rend

s

[Ech

tzei

tkor

rekt

ur v

on G

esan

g / I

nstr

umen

ten:

sei

t Q1/

1999

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Sie

sehe

n gu

t aus

, abe

r Ih

r G

esan

g is

t lau

sig?

Page 7

Digitale Audioverarbeitung Literatur 3

Mic

roso

ft W

hite

pape

r un

d M

SD

N D

oku

zu D

irect

X u

nd W

indo

ws

Med

ia

Fra

unho

fer

IIG M

P3

Dok

umen

tatio

n &

Que

llcod

e

Dol

by L

abs

AC

3 D

okum

enta

tion

Cre

ativ

e / A

urea

l Whi

tepa

per

zu E

AX

/A3D

Lite

ratu

r:

Pap

er

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

ww

w.p

hysi

k.un

i-old

enbu

rg.d

e/D

ocs/

med

i/dow

nloa

d/do

cs/le

hre/

inde

x.ht

ml

Birg

er K

ollm

eier

., K

ursu

nter

lage

n A

udio

logi

e un

d S

igna

lver

arbe

itung

sieh

e Li

ste

auf t

ech-

ww

w

Bea

mer

, kei

ne A

usdr

ucke

der

Fol

ien

vorh

ande

n

hend

rich@

info

rmat

ik.u

ni-h

ambu

rg.d

e

Anr

egun

gen,

Vor

schl

äge,

Kor

rekt

uren

bitt

e an

aber

ver

mut

lich

erst

am

Sem

este

rend

e

Ver

viel

fälti

gung

via

ZV

V b

ei B

edar

f/Int

eres

se m

öglic

h

aktu

elle

Fol

ienk

opie

n je

wei

ls a

uf d

em W

ebse

rver

das

Skr

ipt e

ntst

eht "

just

in ti

me"

Lite

ratu

r:

Skr

ipt

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

tech

-ww

w.in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de/

lehr

e/w

s200

0/vl

-aud

iove

rarb

eitu

ng/

MIT

-Pre

ss, I

SB

N 0

-262

-024

13-6

Spr

inge

r, IS

BN

3-5

40-6

3408

-8

Jens

Bla

uert

, Spa

tial H

earin

g

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Udo

Zöl

zer,

dig

itale

Aud

iosi

gnal

vera

rbei

tung

Teu

bner

, IS

BN

3-5

19-0

6180

-5

Ern

st T

erha

rdt,

Aku

stis

che

Kom

mun

ikat

ion

Lite

ratu

r:

Büc

her

Pet

er G

erds

en, P

eter

Krö

ger,

Dig

itale

Sig

nalv

erar

beitu

ng

in d

er N

achr

icht

enüb

ertr

agun

g, S

prin

ger,

ISB

N 3

-540

-611

94-0

Kla

us v

on d

er H

eide

, Mat

lab-

Skr

ipte

zu

Dig

itale

Sig

nalv

erar

beitu

ng /

Nac

hric

hten

über

trag

ung

tech

-ww

w.in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de/

lehr

e/

tech

-ww

w.in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de/

lehr

e/m

edie

n-au

dio/

tech

-ww

w.in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de/

lehr

e/w

s200

0/vl

-aud

iove

rarb

eitu

ng/

ww

w.s

ynth

zone

.com

(Int

erne

t Tau

schb

örse

)w

ww

.nap

ster

.com

(Med

iens

uche

, bis

her

aber

kau

m b

rauc

hbar

)w

ww

.alta

vist

a.co

m

(Suc

hmas

chin

e, 2

nd g

ener

atio

n)w

ww

.goo

gle.

com

(inte

ress

ante

Firm

en-L

inks

)w

ww

.doc

tora

udio

.com

Lite

ratu

r:

W

WW

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 8

4 Studienprofil interaktive Medien Digitale Audioverarbeitung

(typ

. Aud

io-A

lgor

ithm

en)

(Gru

ndla

gen,

Mat

hem

atik

)

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

groß

e B

reite

, ger

inge

Tie

fe :

-)

The

men

mit

eini

ger

Tie

fe:

Sig

nalv

erar

beitu

ng

Rec

hner

arch

itekt

ur fü

r M

edie

nver

arbe

itung

Mus

iksy

nthe

se

Stu

diot

echn

ik, M

IDI,

virt

uelle

Stu

dios

ober

fläch

lich:

Auf

bau

des

Geh

örs,

Geh

örw

ahrn

ehm

ung

Sig

nalv

erar

beitu

ng

Dat

enfo

rmat

e, D

aten

spei

cher

ung

psyc

hoak

ustis

che

Ver

fahr

en

eCom

mer

ce, C

opyr

ight

, Sig

natu

ren,

Was

serz

eich

en

Mus

ikpr

oduk

tion

. . .

dive

rse

Effe

ktge

räte

Gita

rre

plus

Sam

pler

Mis

chun

g M

IDI/A

udio

date

n

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Key

boar

ds 1

0/20

00]

... s

chlä

gt d

as C

urri

cula

rtea

m d

ie E

inri

chtu

ng v

orer

st n

ur e

ines

Sch

wer

punk

tsim

Pro

fil v

or, u

m d

ie A

nlau

fsch

wie

rigk

eite

n zu

min

imie

ren.

Ein

e fa

chlic

heA

usdi

ffere

nzie

rung

kan

n er

folg

en, w

enn

eine

gew

isse

Kon

solid

ieru

ng d

es A

ngeb

ots

erre

icht

wur

de.

über

scha

ubar

en S

tudi

enan

gebo

ts, d

as d

enno

ch d

ie fa

chlic

he B

reite

des

Fac

hes

ange

mes

sen

wid

ersp

iege

lt. G

egen

über

den

der

zeiti

gen

Ang

ebot

enin

den

bes

tehe

nden

Sch

wer

punk

ten,

sin

d fü

r di

e Zw

ecke

des

neu

en S

tudi

enpr

ofils

vorr

angi

g Le

hrve

rans

taltu

ngen

mit

groß

er fa

chlic

her

Bre

ite, a

ber

geri

nger

Tie

fezu

kon

zipi

eren

.

Das

Cur

ricu

lart

eam

sie

ht d

aher

die

Not

wen

digk

eit z

ur E

tabl

ieru

ng e

ines

... S

tudi

enpr

ofile

die

nen

der

Ori

entie

rung

der

Stu

dier

ende

n.

[FB

Info

rmat

ik, 9

/200

0 ]

"int

erak

tive

Med

ien"

mit

folg

ende

n A

ngab

en:

Der

Rah

men

stud

ienp

lan

wir

d er

wei

tert

um

ein

fünf

tes

Stud

ienp

rofil

Stud

ienp

rofil

:

inte

rakt

ive

Med

ien

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[...

Erg

änzu

ngsf

äche

r, G

rund

lage

nfäc

her,

Sch

wer

punk

te, u

sw.]

=>=>M

enze

l, v

.d.H

eide

, Wol

finge

r

NN

(T

EC

H)

NN

(G

RIS

)

Bru

nnst

ein,

Müc

k

Men

zel,

Hab

el

Lam

ersd

orf

Mer

tsch

ing,

Möl

ler

Obe

rque

lle, F

loyd

Sch

efe

Obe

rque

lle

Med

ien

tech

nik

Mul

timed

ia-D

aten

bank

en

Net

zsic

herh

eit,

Kry

ptol

ogie

Ver

teilt

e S

yste

me

für

inte

rakt

ive

Med

ien

Virt

uelle

Rea

lität

Tex

tana

lyse

Au

dio

vera

rbei

tun

g

Bild

vera

rbei

tung

Com

pute

rges

tütz

te k

oope

rativ

e A

rbei

t

Ent

wur

f von

Hyp

erm

edia

syst

emen

Inte

rakt

ions

desi

gn

D.-

Fis

cher

, Neu

man

n, S

tiehl

Stud

ienp

rofil

:

inte

rakt

ive

Med

ien

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

theo

retis

che

Info

rmat

ik

tech

nisc

he In

form

atik

prak

tisch

e In

form

atik

LOS

, PN

L, 1

aus

AU

K, S

TH

DK

R

ST

E, 1

aus

DIS

, SN

N, V

SS

, WB

S

CG

B, 1

aus

GB

I, D

OS

ange

wan

dte

Info

rmat

ik

Page 9

Digitale Audioverarbeitung Aktuelle Nachrichten 5

=>

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Nap

ster

Abo

nnem

ent-

Mod

ell

hack

sdm

i.org

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

alle

Ver

fahr

en b

erei

ts g

ekna

ckt ?

!

=>

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Nap

ster

zukü

nftig

es V

ertr

iebs

mod

ell f

ür M

edie

n un

d S

oftw

are

?!

Kav

alie

rsde

likt R

aubk

opie

ren

vs. l

egal

e T

ausc

hbör

se?

Nap

ster

-Ges

chäf

tsm

odel

l

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 10

6 Aktuelle Nachrichten Digitale Audioverarbeitung

glei

ches

Kon

zept

wie

MP

3, A

C3,

... a

ber

schl

echt

er d

okum

entie

rt

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Rea

lAud

io u

nd S

ony

vs. M

P3

"übe

r 10

.000

Adr

esse

n fü

r F

ilm, F

unk,

..."

Med

ienh

andb

uch

Ham

burg

200

0

Rub

rike

n: 3

D-M

odel

ling,

Abs

perr

ung,

Arc

hive

,

Art

Con

sulti

ng, A

rtis

ten,

Aud

iovi

sion

, ...

Cas

ting,

Com

pute

r H

W/S

W fü

r de

n M

edie

nber

eich

,

..., F

otog

rafe

n, ..

. U

nter

titel

ung,

... W

ebm

aste

rs

HF

MT

(M

usik

hoch

schu

le)

TU

HH

FH

Wed

el

FH

Ham

burg

Hfb

K

Uni

-Ham

burg

: div

. Fac

hber

eich

e, F

B18

"Med

ien"

-Stu

dier

en in

Ham

burg

:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Stan

dort

Ham

burg

:

Med

ien-

Han

dbuc

h

engü

ltige

r D

urch

bruc

h fü

r ps

ycho

akus

tisch

e V

erfa

hren

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Zuku

nfts

prei

s fü

r M

P3

MP

3:

zw

ei E

ncod

er .

. .

[Xin

g]

[Fra

unho

fer]

[ct 2

1/98

242

]E

inga

ngss

igna

l mit

44 S

inus

töne

n . .

.

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

16 K

Hz

Lim

it

SN

R <

60

dB

Page 11

Digitale Audioverarbeitung Standort Hamburg 7

SW

-Mis

chpu

ltm

it C

ontr

olle

r

Dig

itale

ffekt

eS

oftw

are-

Sam

pler

Aud

io-E

dito

r

SW

-Syn

thes

izer

1 R

echn

er (

Mac

/PC

) m

it:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Stan

dort

Ham

burg

:

Em

agic

Wer

bung

[ww

w.c

ream

war

e.de

]

ca. D

M 2

000,

00

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Pul

sar

/ Sco

pe-S

yste

m:

dive

rse

I/O

kask

adie

rbar

PC

I-K

arte

für

PC

/Mac

4..1

2 S

HA

RC

-DS

Ps

Tren

d:

Par

alle

lrec

hner

plus

div

erse

Priv

atse

nder

in/u

m H

ambu

rg

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Stan

dort

Ham

burg

:

ND

R

Stu

dio

Ham

burg

, ....

Stan

dort

Ham

burg

:

Ste

inbe

rg

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 12

8 Trends Digitale Audioverarbeitung

GU

I,

Sou

ndse

rver

,

Cor

ba/M

CO

P m

iddl

ewar

e

von

Ste

fan

Wes

terf

eld

(FB

I)

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Tren

d:

mod

ular

e Sy

nthe

size

r:

aR

ts

Mod

ular

synt

h fü

r Li

nux/

KD

E

GU

I als

Orig

inal

-Bed

ienf

eld

des

DX

7 S

ynth

esiz

ers

[Yam

aha

XG

wor

ks D

X-P

lugi

n]

inkl

usiv

e F

olie

ntas

ter,

Sie

bens

egm

enta

nzei

ge, .

..

Erg

onom

ie ?

!

Tren

d:

pho

tore

alis

tisch

e O

berf

läch

en .

. .

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

nich

t alle

sin

nvol

l ...

[Yam

aha

XG

wor

ks V

L ed

itor]

plus

Effe

kte

Anr

egun

g pe

r S

trei

chen

Res

onan

zen

wie

Cel

lo

Sai

teni

nstr

umen

t

Bei

spie

l:

alle

Kom

bina

tione

n m

öglic

h!

Yam

aha

VL-

Syn

thes

izer

, mitt

lerw

eile

auc

h in

Sof

twar

e

Lösu

ng d

er D

iffer

entia

lgle

ichu

ngen

(in

Ech

tzei

t...)

mat

hem

atis

ches

Mod

ell v

on M

usik

inst

rum

ente

n

Tren

d:

phy

sica

l mod

elin

g

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

z.B

. sch

win

gend

e S

aite

, Luf

tsäu

le,

[Cre

amw

are

Pul

sar]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Tren

d:

mod

ular

e Sy

nthe

size

r

Page 13

Digitale Audioverarbeitung Trends 9

Dem

o:

Hilb

ertfi

lter

Tren

d:

psy

choa

kust

isch

e V

erfa

hren

phas

enge

dreh

t

Orig

inal

sign

al

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Ohr

une

mpf

indl

ich

gege

n P

hase

ninf

orm

atio

n

Hilb

ertfi

lter

verä

nder

t gez

ielt

die

Pha

se e

ines

Sig

nals

verä

nder

tes

Sig

nal k

lingt

(vo

llkom

men

) gl

eich

perc

eptu

al a

udio

Spr

achs

ampl

e: "

Obe

rsem

inar

"

aber

unb

ekan

nte

Eig

ensc

hafte

n de

r Q

uelle

n (z

.B. S

änge

r)

Zer

lege

n vo

n M

usik

sign

alen

:

mat

hem

atis

ch a

ls E

ntfa

ltung

nähe

rung

swei

se L

ösun

g m

it D

SP

und

NN

Pan

dora

-Sof

twar

e ex

trah

iert

/ ve

rbes

sert

Ges

angs

stim

men

in b

elie

bige

m A

udio

-Mix

Abt

renn

ung

von

perk

ussi

vem

Mat

eria

l

Abt

renn

ung

der

Stim

m-F

requ

enzb

erei

che

Aud

iovo

rfüh

rung

aus

[Key

s C

D 1

0/97

]

Pan

dora

-Sof

twar

e de

rzei

t nic

ht m

ehr

als

Pro

dukt

erh

ältli

ch

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Aud

iode

mo:

P

ando

ra

"Ide

en k

önne

n sc

hnel

l übe

r H

ardw

are

hina

usw

achs

en:"

[Nat

ive

Inst

rum

ents

]

Pen

tium

/Ath

lon

stat

t sep

arat

er A

udio

hard

war

e...

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Tren

d:

Sof

twar

e-Sy

nthe

size

r au

f PC

/Mac

räum

liche

Abb

ildun

g vo

n S

chal

lque

llen:

bess

er a

ls S

tere

o od

er S

urro

und-

Sys

tem

e

für

Spi

ele

oder

VR

-Anw

endu

ngen

Pro

blem

atik

Kop

fhör

er /

Laut

spre

cher

HR

TF

-Mod

ellie

rung

, Lau

tstä

rke

bis

Dop

pler

-Effe

kt

ww

w.s

ensa

ura.

com

Lite

ratu

r zu

3D

-Aud

io:

ww

w.s

bliv

e.co

m

(Cre

ativ

e La

bs E

AX

)

ww

w.m

icro

soft.

com

/dire

ctx

AD

/ S

ensa

ura

Prä

sent

atio

n In

tel D

evel

oper

For

um 2

000

für

Film

e

Bed

eutu

ng fü

r M

usik

?!

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Tren

d:

3D-A

udio

Page 14

10 Schall Digitale Audioverarbeitung

Scha

ll

10E

-9 b

ar

1 m

bar

Sch

mer

zsch

wel

le

wei

tere

Ste

iger

ung:

Wah

rneh

men

der

Mol

ekul

arbe

weg

ung

Ohr

hat

opt

imal

e E

mpf

indl

ichk

eit

Luftd

ruck

auf

Mee

resh

öhe

1 ba

r

wah

rneh

mba

re D

ruck

ände

rung

ca. 3

40 m

/s in

Luf

t

Sch

allin

tens

ität

loka

le D

ruck

ände

rung

Sch

allg

esch

win

digk

eit

aber

in G

asen

(Lu

ft) n

ur lo

ngitu

dina

l (=D

ruck

schw

ingu

ngen

)

phys

ikal

isch

er S

chal

lbeg

riff:

im a

llg. F

all l

ongi

tudi

nal u

nd tr

ansv

ersa

l

alle

ela

stis

chen

Sch

win

gung

en e

ines

Mat

eria

ls

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

= 10

.000

Pa

= 10

Pa

= 0.

0000

1 P

a

Que

lle

Spr

ache

Gei

ge

Laut

spre

cher

10 µ

W

1 m

W

100

W

Leis

tung

(ty

p.)

Scha

ll:

Lei

stun

g, d

B

:= 0

.000

02 P

a

Laut

stär

ke (

Inte

nsitä

t):

dB

Ges

amtle

istu

ng:

Inte

gral

der

Inte

nsitä

t übe

r ei

ne O

berf

läch

e

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

L / d

B:=

10

log1

0( I

/ I_r

ef )

:= 2

0 lo

g10(

P /

P_r

ef )

P_r

ef

6 dB

dopp

elte

r S

chal

ldru

ck

20 d

Bze

hnfa

cher

Sch

alld

ruck

alte

rnat

iv: d

B a

ls M

aß fü

r da

s V

erhä

ltnis

(p1

/p2)

-6 d

Bha

lber

Sch

alld

ruck

Ken

ngrö

ßen

des

Sch

allfe

lds:

Dru

ckam

plitu

de P

bzw

. Int

ensi

tät I

Kla

ngfa

rbe

und

Spe

ktre

n

Ton

höhe

, Lau

tstä

rke,

Kla

ngfa

rbe

Hör

schw

elle

, Hör

bere

ich,

Lau

thei

t

Fre

quen

zana

lyse

in d

er C

ochl

ea

Auß

enoh

r, M

ittel

ohr,

Inne

nohr

Auf

bau

des

Geh

örs

Sch

all u

nd S

chal

laus

brei

tung

Geh

örw

ahrn

ehm

ung:

A

gend

a

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Lärm

empf

indu

ng, S

chäd

igun

gen

Spr

ache

, Vok

alar

tikul

atio

n

mög

lichs

t opt

imal

e V

erfa

hren

zur

:

mög

lichs

t effi

zien

te (

low

-leve

l) S

prac

hver

arbe

itung

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Mot

ivat

ion

woz

u di

e G

ehör

wah

rneh

mun

g un

ters

uche

n?

Auf

zeic

hnun

g / S

peic

heru

ng /

Wie

derg

abe

von

Aud

io

so g

ut w

ie n

ötig

- a

ber

nich

t bes

ser

(!)

psyc

hoak

ustis

che

Ver

fahr

en, e

twa

MP

3-K

ompr

essi

on

Rau

msi

mul

atio

n fü

r S

piel

e od

er v

irtue

lle R

ealit

ät

For

schu

ng /

Erk

ennt

nisg

ewin

n

med

izin

isch

e A

nwen

dung

en, v

or a

llem

Hör

gerä

te

bess

ere

Alg

orith

men

für

Mus

ik u

nd M

usik

prod

uktio

n

Page 15

Digitale Audioverarbeitung Schall 11

[Bla

uert

]

rela

tive

Grö

ße

/ Ent

fern

ung

von

Que

lle u

nd H

örer

Scha

ll:

Nah

- un

d F

ernf

eld

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Bla

uert

]

typi

sche

r A

bfal

l mit

6dB

bzw

. 12

dB /

Ent

fern

ung

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Scha

ll:

Nah

- un

d F

ernf

eld

:= 1

0E-1

6 W

/cm

²

I0

:= In

tens

ität d

er H

örsc

hwel

le b

ei 1

000H

z

L/phon := 10 * log10( I / I0 )

Dis

co,P

reß

lufth

amm

er

loga

rithm

isch

e S

kala

not

wen

dig

(13

Grö

ßen

ordn

unge

n)

Inte

nsitä

t ein

es g

leic

hlau

t em

pfun

dene

n R

efer

enzt

ons

Que

lle

(Sch

mer

zsch

wel

le)

Pho

n

1308050100

laut

e R

adio

mus

ik

Spr

ache

Flü

ster

n

Hör

schw

elle

(I = 100000000*I0)

(I = 100000*I0)

(I = 10*I0)

(I = I0)

hörb

ezog

ene

Ein

heit

der

Sch

allin

tens

ität

Pho

n:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Scha

ll:

Pho

n

bei B

edar

f Um

rech

nung

Wel

t/Kop

f-K

oord

inat

en

sphä

risch

e K

oord

inat

en s

innv

oll

Koo

rdin

aten

syst

em

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Bla

uert

]

Page 16

12 Schall Digitale Audioverarbeitung

[Kol

lmei

er]

Rau

mw

ahrn

ehm

ung

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Rau

mw

ahrn

ehm

ung:

C

one

of c

onfu

sion

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Scha

ll:

Beu

gung

an

eine

r K

ugel

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Rau

mw

ahrn

ehm

ung

zusä

tzlic

h D

oppl

er-E

ffekt

für

bew

egte

Que

llen

für

3D-A

udio

müs

sen

alle

Effe

kte

beac

htet

wer

den

Page 17

Digitale Audioverarbeitung Horbereich 13

=>Lo

udne

ss-K

urve

n

max

imal

e E

mpf

indl

ichk

eit z

wis

chen

2..5

KH

z

gerin

ge E

mpf

indl

ichk

eit b

ei ti

efen

und

hoh

en T

önen

[Ter

hard

t]

abso

lute

Hör

schw

elle

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[gla

skla

r M

ensc

h 3D

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Ohr

:

Sch

ema

drei

Unt

erei

nhei

ten:

Auß

enoh

r

Mitt

eloh

r

Inne

nohr

Ver

stär

kung

, Del

ay

Impe

danz

wan

dlun

g

Fre

quen

zana

lyse

bzw

.:

indi

vidu

elle

Kop

f (A

ußen

ohr)

- Ü

bert

ragu

ngsf

unkt

ion

miß

t Int

ensi

tät d

es S

chal

ls a

m T

rom

mel

fell,

link

s/re

chts

sep

arat

Bei

spie

ldat

en:

soun

d.m

edia

.mit.

edu/

KE

MA

R.h

tml

45 G

rad

seitl

ich

von

vorn

e

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Rau

mw

ahrn

ehm

ung:

H

RTF

auß

eror

dent

lich

kom

plex

e W

inke

l/Fre

quen

zabh

ängi

gkei

t

Hea

d-re

late

d tr

ansf

er fu

nctio

n

gute

Spr

achv

erst

ändl

ichk

eit i

m "

Hau

ptsp

rach

bere

ich"

(ca

. 300

-350

0 H

z)

Hör

bere

ich

und

Spra

chbe

reic

h

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[ct 1

0/89

]

Page 18

14 Aufbau des Gehors Digitale Audioverarbeitung

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Geh

ör:

M

odel

l der

Sig

nalv

erar

beitu

ng

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Mitt

eloh

r

Tro

mm

elfe

ld c

a. 2

0fac

he F

läch

e de

s ov

alen

Fen

ster

s

Ver

stär

kung

(Im

peda

nzw

andl

ung)

, Übe

rgan

g Lu

ft na

ch W

asse

r

flexi

bles

Gel

enk

(als

Lär

msc

hutz

)

[Kol

lmei

er]

Ohr

:

Sch

ema

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Kol

lmei

er]

Geh

ör:

T

eile

, Fun

ktio

n, S

töru

ngen

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 19

Digitale Audioverarbeitung Aufbau des Gehors 15

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Inne

nohr

:

cort

isch

es O

rgan [K

ollm

eier

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Inne

nohr

:

Haa

rzel

len

äuß

ere

Haa

rzel

len

"Akt

oren

"

"Sen

sore

n"

inne

re H

aarz

elle

n

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Inne

nohr

:

Auf

bau

und

Coc

hlea

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Inne

nohr

:

cort

isch

es O

rgan

Page 20

16 Aufbau des Gehors Digitale Audioverarbeitung

[Kol

lmei

er]

inne

re H

aarz

elle

n re

agie

ren

nur

auf D

ehnu

ng

Coc

hlea

:

Hal

bwel

leng

leic

hric

htun

g

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Ner

ven-

Spi

kes

nur

für

posi

tive

Hal

bwel

len

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Haa

rzel

len:

o

toak

ustis

che

Em

issi

on

Haa

rzel

len

sind

akt

ive

Ste

llglie

der

harm

lose

spo

ntan

e E

mis

sion

, bis

zum

Tin

nitu

s

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Coc

hlea

und

Ner

ven

Bas

ilarm

embr

an

[Ter

hard

t]

mec

hani

sche

Lös

ung

zur

Fre

quen

zana

lyse

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 21

Digitale Audioverarbeitung Lautheit, Tuningkurven 17

[Ter

hard

t]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Laut

heit

"loud

ness

"-R

egle

r am

Hifi

-Ver

stär

ker

zur

Kom

pens

atio

n

bei l

eise

n T

önen

sch

wac

he W

ahrn

ehm

ung

von

Höh

en/B

ässe

n

Em

pfin

dlic

hkei

tsm

axim

um b

ei c

a. 3

KH

z

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Tuni

ngku

rven

:

Sche

ma

[Kol

lmei

er]

Ohr

und

Hör

bahn

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Inte

r-Sp

ike

His

togr

amm

e

Page 22

18 Lautheit, Tuningkurven Digitale Audioverarbeitung

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Mas

kier

ung

laut

e T

öne

verd

ecke

n be

nach

bart

e le

iser

e

Aus

nutz

ung

in p

sych

oaku

stis

chen

Mod

elle

n (M

iniD

isc,

MP

3, u

sw)

[Ter

hard

t]

Fre

quen

zana

lyse

in d

er C

ochl

ea n

icht

per

fekt

[ct]

und

früh

ere

leis

ere

Tön

e (!

!)

laut

e T

öne

verd

ecke

n sp

äter

e le

iser

e T

öne

Mas

kier

ung:

te

mpo

ral

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Aus

nutz

ung

in p

sych

oaku

stis

chen

Mod

elle

n (M

iniD

isc,

MP

3, u

sw)

[Kol

lmei

er]

hohe

Güt

e

kein

esw

egs

pass

iv

aktiv

e R

egel

ung

Tuni

ngku

rven

:

gem

esse

n

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Ter

hard

t]

men

schl

iche

s G

ehör

ent

spre

chen

d

hohe

Güt

e de

r F

requ

enzs

elek

tion

Tuni

ngku

rven

:

Kat

zen

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

"akt

ive"

Fre

quen

zber

eich

e de

r F

aser

n üb

erla

ppen

Page 23

Digitale Audioverarbeitung Lautheit, Tuningkurven 19

pass

ende

Ska

len

wah

rgen

omm

ene

Ton

höhe

kor

resp

ondi

ert m

it P

ositi

on

Tuni

ngku

rven

vs.

Ton

höhe

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

scre

ensh

ot o

rigin

al /

filte

red

sign

al

[vdH

eide

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Ohr

une

mpf

indl

ich

gege

n P

hase

ninf

orm

atio

n

Pha

sen:

H

ilber

tfilte

r

verä

nder

tes

Sig

nal k

lingt

ein

zeln

(vo

llkom

men

) gl

eich

Pha

seng

ang

viel

er S

yste

me

(Tel

efon

!) e

xtre

m s

chle

cht

erst

bei

Inte

rfer

enze

n m

ehre

rer

Sig

nale

hör

bar

Spr

achs

ampl

e "O

bers

emin

ar"

orig

inal

phas

enge

dreh

t

[Ter

hard

t]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Fre

quen

zauf

lösu

ng

bis

1 H

z F

requ

enza

uflö

sung

(be

i geü

bten

Per

sone

n)

Fre

quen

zgru

ppen

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

tiefe

Fre

quen

zen:

ca. 1

00 H

z B

andb

reite

hohe

Fre

quen

zen:

log.

Bre

ite d

er G

rupp

en

psyc

hoak

ustis

che

Mod

elle

Aus

gang

spun

kt fü

r

Ton

höhe

nwah

rneh

mun

g?

"Bar

k" F

requ

enzs

kala

=>

vgl.

Tun

ingk

urve

n

Mes

sung

en

[Zoe

lzer

]

Page 24

20 Klangfarben Digitale Audioverarbeitung

aber

auc

h "A

ttack

-Pha

se"

maß

gebl

ich

für

Kla

ngw

ahrn

ehm

ung

Kla

vier

sta

rk a

nsch

lag-

und

tonh

öhen

abhä

ngig

Str

eich

er m

it re

iche

m O

bert

onsp

ektr

um

Flö

ten

mit

sehr

rei

nen

Tön

en (

insb

. Blo

ckflö

te)

Kla

ngfa

rben

:

Bei

spie

le

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

[Ter

hard

t]

Sam

ples

ode

r

ww

w.s

park

y.ls

.luc.

edu/

sand

ell/s

harc

/indi

v_pl

ots.

htm

l

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Kla

ngfa

rben

:

SH

AR

C-D

aten

bank

kein

Zus

amm

enha

ng m

it de

n "S

HA

RC

" S

igna

lpro

zess

oren

zuge

hörig

e S

pekt

ren

viel

e In

stru

men

te

dive

rse

Ton

höhe

n

Spi

elte

chni

ken

schö

nes

Web

-Int

erfa

ce z

u S

ampl

es u

nd S

pekt

ren

kom

plex

e Z

usam

men

häng

e fü

r A

kkor

dwah

rneh

mun

g

Kla

ngfa

rbe

auch

sta

rk v

om "

atta

ck"

des

Kla

ngs

abhä

ngig

Kla

ngfa

rben

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

kein

e W

ahrn

ehm

ung

alle

r E

inze

ltöne

sond

ern

Zuo

rdnu

ng z

u Q

uelle

n/In

stru

men

ten

mit

Eig

ensc

haft

"Kla

ngfa

rbe"

tiefs

te F

requ

enz

best

imm

t die

wah

rgen

omm

ene

Ton

höhe

Obe

rton

spek

trum

iden

tifiz

iert

die

Que

lle

akus

tisch

es S

igna

l mit

viel

en T

eiltö

nen:

ents

prec

hend

aut

omat

isch

e "S

prec

herid

entif

ikat

ion"

(=>

Syn

thes

izer

mit

kurz

en S

ampl

es p

lus

Sch

leife

n)

[Ter

hard

t]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Kla

ngfa

rben

:

Spek

trog

ram

m

Page 25

Digitale Audioverarbeitung Sprache 21

low

-bitr

ate

Kod

ieru

ng (

z.B

. für

Mob

iltel

efon

e)

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che

"höh

ere"

Spr

achv

erar

beitu

ng:

WS

V (

Hab

el, F

reks

a)

NA

TS

(vo

n H

ahn,

Men

zel)

"nie

dere

" A

spek

te:

Spr

achs

igna

le, S

pekt

ren,

For

man

ten,

...

Tre

nnun

g st

imm

hafte

/ st

imm

lose

Lau

te

Syn

thes

e / A

naly

se v

on S

prac

hsig

nale

n

[Kol

lmei

er]

Zun

gen-

/Lip

pens

tellu

ng

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

V

okal

trak

t

Kla

ng z

usät

zlic

h du

rch

typi

sche

Spe

ktre

n:

Man

n / F

rau

/ Kin

d

norm

al /

erre

gt

Glo

ttis,

Stim

mba

nd

auch

vie

le g

erad

e (a

ngen

ehm

e) O

bert

öne

Kla

ngfa

rben

:

Vio

line

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Säg

ezah

nfor

m:

reic

hes

Obe

rton

spek

trum

typi

sch

für

Str

eich

inst

rum

ente

[SH

AR

C d

atab

ase]

[SH

AR

C d

atab

ase]

Kla

ngfa

rben

:

Obo

e

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

irreg

ulär

e W

elle

nfor

m

auß

erge

wöh

nlic

h re

iche

s O

bert

onsp

ektr

um

ande

re B

lasi

nstr

umen

te m

it w

eit w

enig

er O

bert

önen

z.B

. Blo

ckflö

ten

fast

rei

ne S

inus

klän

ge (

plus

Anb

lasg

eräu

sche

)

Page 26

22 Sprache Digitale Audioverarbeitung

[Spa

nias

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

S

pekt

ren,

For

man

ten

[Ter

hard

t]Z

unge

n- u

nd L

ippe

nste

llung

maß

gebl

ich

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

A

rtik

ulat

ion

[Ter

hard

t]

Spra

che:

S

pekt

rogr

amm

"D

urst

"

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

auß

eror

dent

lich

kom

plex

: P

robl

em S

prac

herk

ennu

ng

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

S

pekt

rogr

amm

kom

plex

es S

pekt

rum

kom

plex

er Z

eitv

erla

uf

Page 27

Digitale Audioverarbeitung Sprache 23

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

T

eilto

nspe

ktre

n de

r V

okal

e

Spe

ktre

n de

r V

okal

e, F

orm

ante

n de

utlic

h si

chtb

ar[Ter

hard

t]

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

V

okal

drei

eck

typi

sche

Fre

quen

zen

/ For

man

ten

der

Vok

ale

verh

ältn

ism

äßig

ein

fach

e E

rken

nung

von

stim

mha

ften

Laut

en

F1

= c/

L =

340m

/s /

68cm

= 5

00 H

z

F3

= 35

00 H

z

F3

= 25

00 H

z

F2

= 15

00 H

z

Wel

lenl

änge

: L/4

= 1

7cm

Stim

mba

nd +

Res

onan

zroh

r

Lage

der

For

man

ten:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

V

okal

trak

t

Spra

che:

K

onso

nant

en b

dg

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 28

24 Larm Digitale Audioverarbeitung

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Lärm

:

Peg

elbe

reic

he

Lärm

pege

l an

Str

aßen

sel

ten

unte

r 50

dB

(A)

...

lauf

ende

r C

ompu

ter:

Nad

eldr

ucke

r: 7

0+ d

B(A

)

Fes

tpla

tteS

chal

ldäm

pfun

g is

t nic

ht e

infa

ch...

hier

sog

ar la

uter

Däm

pfun

g

Lärm

:

Fes

tpla

tte n

orm

al u

nd g

edäm

pft

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Spra

che:

V

okal

kate

gori

en

Wah

rneh

mun

g: j

ewei

ls a

ls V

okal

/a/

perc

eptu

al s

peec

h co

ding

=>

[Ter

hard

t]

[Kol

lmei

er]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Fre

quen

zspe

ktru

m o

berh

alb

200

Hz

iden

tisch

Män

ner

mit

tiefe

ren

Fre

quen

zen

zw. 6

0 un

d 25

0 H

z

Spra

che:

F

requ

enzb

erei

che

Page 29

Digitale Audioverarbeitung Larm 25

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Lärm

:

Schä

digu

ng

insb

eson

dere

zur

Rau

mw

ahrn

ehm

ung:

Zei

t- u

nd In

tens

itäts

diffe

renz

en d

er S

igna

le

Kop

fübe

rtra

gung

sfun

ktio

n

Aus

wer

tung

von

Ech

os

kom

plex

e V

erar

beitu

ng/E

rken

nung

im G

ehirn

Wah

rneh

mun

g K

lang

vs.

Ger

äusc

h

=>en

tspr

eche

nde

Mod

elle

für

effiz

ient

e S

igna

lver

arbe

itung

Hör

bere

ich

etw

a 20

Hz

.. 20

KH

z

Fre

quen

zana

lyse

"m

echa

nisc

h" in

der

Coc

hlea

über

deck

t 13

Grö

ßen

ordn

unge

n S

chal

ldru

ck

Geh

ör a

ußer

orde

ntlic

h le

istu

ngsf

ähig

:

fast

opt

imal

e E

mpf

indl

ichk

eit

Geh

ör:

Zu

sam

men

fass

ung

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Pla

tten,

CD

RO

M, .

..

Net

ztei

l/CP

U-L

üfte

r

Geh

äuse

däm

pfun

g

kaum

Gem

eins

amke

iten

Mon

itor

(EG

A)

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Lärm

:

Em

issi

onss

pekt

ren,

198

9

[Kol

lmei

er]

Lärm

:

Schä

digu

ngen

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

bei h

öher

en P

egel

n S

chäd

en in

nerh

alb

von

Sek

unde

n

Page 30

26 Motivation Digitale Audioverarbeitung

U2

U1

haup

tsäc

hlic

h m

it "a

nalo

ger"

Ele

ktro

nik

Wid

erst

ände

, Kon

dens

ator

en, S

pule

n, T

rans

isto

ren

Mod

ellie

rung

mit

Diff

eren

tialg

leic

hung

en

dire

kte

Um

setz

ung

mit

disk

rete

n B

aute

ilen

anal

oge

Sig

nalv

erar

beitu

ng:

DSP

: M

otiv

atio

n

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

aber

:

kom

plex

e A

lgor

ithm

en n

icht

um

setz

bar

digi

tale

Ver

arbe

itung

ver

spric

ht A

bhilf

e

Dat

ensp

eich

erun

g (a

nalo

g) p

robl

emat

isch

entw

eder

ger

inge

Gen

auig

keit

(z.B

. 10%

) od

er s

ehr

teue

r

wirt

scha

ftlic

h nu

r fü

r ge

ringe

Anz

ahl d

er B

auel

emen

te

Alte

rung

, Exe

mpl

arst

reuu

ngen

, auf

wen

dige

r A

bgle

ich

=>=> Bei

spie

l für

ein

e A

udio

-Ana

logs

chal

tung

SS

M-2

045:

Ana

logf

ilter

mit

Opa

mps

[ww

w.s

ynth

zone

.org

]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Pro

blem

e m

it R

ausc

hen

und

Sta

bilit

ät

typi

sche

Kom

plex

ität:

ein

ige

Dut

zend

Kom

pone

nten

Qua

ntis

ieru

ng, A

D/D

A K

onve

rter

, Dith

erin

g

Abt

astth

eore

m

Zah

lenf

olge

n, L

TI-

Sys

tem

e

Aud

io-A

lgor

ithm

en

Dyn

amik

beei

nflu

ssun

g

Rau

msi

mul

atio

n, H

all

digi

tale

Filt

er

Spe

ktru

m, F

FT

, Übe

rtra

gung

sfun

ktio

n

Mot

ivat

ion

Dig

itale

Sig

nalv

erar

beitu

ng

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Lite

ratu

r

anal

oge

vs. d

igita

le S

igna

lver

arbe

itung

dive

rse

Kon

fere

nzen

zum

The

ma,

Aud

io u

.a. A

udio

Eng

inee

ring

Con

vent

ion

IEE

E J

ourn

al S

igna

l Pro

cess

ing

DS

P-D

aten

büch

er (

ww

w.m

otor

ola.

com

, ww

w.a

nalo

g.co

m)

W.H

.Pre

ss, B

.P.F

lann

ery,

S.A

.Teu

kols

ky, W

.T. V

ette

rling

, Num

eric

al R

ecip

es, C

ambr

idge

Uni

v. P

ress

U. T

ietz

e, C

h. S

chen

k, H

albl

eite

r-S

chal

tung

stec

hnik

, Spr

inge

r 19

93 (

anal

oge

Sch

altu

ngen

)

R.W

.Ham

min

g, D

igita

l Filt

ers,

Pre

ntic

e H

all,

1983

U. Z

ölze

r, D

igita

le A

udio

sign

alve

rarb

eitu

ng, T

eubn

er 1

996

P.G

erds

en, P

.Krö

ger,

Dig

itale

Sig

nalv

erar

beitu

ng in

der

Nac

hric

hten

über

trag

ung,

Spr

inge

r 19

97

Mat

hwor

ks, I

nc.,

Mat

lab

5.3

Use

r an

d T

oolb

ox M

anua

ls, w

ww

.mat

lab.

com

tech

-ww

w.in

form

atik

.uni

-ham

burg

.de/

lehr

e/ (

Mat

lab)

K.v

.d.H

eide

, Skr

ipte

zu

"Sig

nalv

erar

beitu

ng"

und

"Nac

hric

hten

tech

nik"

, FB

Info

rmat

ik, U

ni H

H,

DSP

: L

itera

tur

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Page 31

Digitale Audioverarbeitung Motivation 27

A/D

AB

TT

PD

SP

(D

iffer

enze

ngln

.)

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DSP

: v

s. a

nalo

ge V

erar

beitu

ng

"ana

loge

""d

igita

le"

Sig

nalv

erar

beitu

ng

zeitk

ontin

uier

lich

zeitd

iskr

et (

Abt

astu

ng)

wer

tkon

tinui

erlic

hw

ertd

iskr

et (

Qua

ntis

ieru

ng)

Diff

eren

tialg

leic

hung

enD

iffer

enze

ngle

ichu

ngen

D/A

anal

oge

Sig

nalv

erbe

itung

(D

iffer

entia

lgle

ichu

ngen

)

TP

Dua

lzah

len

Dua

lzah

len

Abt

asts

igna

lA

btas

tsig

nal

Drif

t, R

ausc

hen,

...

Übe

rlauf

, Run

dung

sfeh

ler

jew

eils

für

Mus

ik u

nd S

prac

he

(MP

3, A

C3,

Min

iDis

c, ..

.)

(CD

, DV

D, .

..)

(z.B

. Dire

ctX

mit

HR

TF

)S

urro

und-

Ver

fahr

en

hohe

Gen

auig

keit

erfo

rder

lich:

16

.. 24

bit

Sam

plef

requ

enz

typ.

44.

1 / 4

8 K

Hz

(z.B

. virt

uell

anal

og)

Mus

iksy

nthe

se

(z.B

. Hal

l)

(dig

itale

s T

onst

udio

)

Aud

ioef

fekt

e

(DS

R, G

SM

, . .

.)

Dat

ensp

eich

erun

g

Dat

enüb

ertr

agun

g

Mus

ikpr

oduk

tion

Dat

enko

mpr

essi

on

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DSP

: A

udio

-Anw

endu

ngen

Sig

nalv

erar

beitu

ng im

Aud

io-B

erei

ch:

im P

rinzi

p be

liebi

ge G

enau

igke

it

DSP

: D

efin

ition

oft m

it E

chtz

eita

nfor

deru

ngen

Diff

eren

zen-

sta

tt D

iffer

entia

lgle

ichu

ngen

Ver

beitu

ng v

on

auf D

igita

lrech

nern

als

Ers

atz

anal

oger

Ver

fahr

en

Zah

lenf

olge

n

wer

tdis

kret

en

zeitd

iskr

eten

oft m

it S

pezi

alha

rdw

are,

etw

a S

igna

lpro

zess

oren

/ A

SIC

s

"dig

ital s

igna

l pro

cess

ing"

(d

igita

le S

igna

lver

arbe

itung

):

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

usw

.

Aud

iove

rarb

eitu

ng

Bild

vera

rbei

tung

Nac

hric

hten

über

trag

ung

für:

insb

eson

dere

: Dat

ensp

eich

erun

g

(gen

ügen

d ho

he A

btas

trat

e)w

enn

Abt

astth

eore

m e

rfül

lt

DSP

: E

igen

scha

ften

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Ver

arbe

itung

zei

t- u

nd w

ertd

iskr

eter

Zah

lenf

olge

n:

VLS

I-T

echn

olog

ie e

rlaub

t seh

r ho

he P

erfo

rman

ce

als

Ers

atz

für

zeit/

wer

t-ko

ntin

uier

liche

Ver

arbe

itung

belie

bige

Gen

auig

keit

(Wor

tbre

ite a

npas

sen)

(z.B

. kei

ne T

empe

ratu

rabh

ängi

gkei

t)op

timal

e S

tabi

lität

kein

Abg

leic

h no

twen

dig

(z.B

. Nul

lpun

ktse

inst

ellu

ng)

kein

e A

lteru

ng, k

eine

Tol

eran

zen

auch

für

sehr

kom

plex

e A

lgor

ithm

en

die

anal

og n

icht

(w

irtsc

haftl

ich)

rea

lisie

rbar

sin

d

Page 32

28 Motivation Digitale Audioverarbeitung

output[t] = 0;

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DS

P-A

lgor

ithm

enD

/AA

/D

Pro

blem

Aus

steu

erun

g vs

. Übe

rlauf

=>

satu

ratio

n ar

ithm

etic

mix

amp

output[t] += input[i][t] * gain[i];

digi

tale

r M

ixer

:

digi

tale

r V

erst

ärke

r

for( int i=0; i < n_inputs; i++) {

}output[t] = input[t] * gain;

viel

e M

AC

-Ope

ratio

nen

(mul

tiply

-acc

umul

ate)

DSP

:

Ver

stär

ker,

Mix

er

A/D

D/A

DS

P-A

lgor

ithm

en

Rek

ursi

on m

öglic

h:

Ech

o, H

all,

Rau

msi

mul

atio

n

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

delay[t] = input[t]*gain + input[t-t2]*gain2;

hall[t] = input[t]*gain + hall[t-t2]*gain2;

Alg

orith

men

für

viel

e A

nwen

dung

en:

Ver

zöge

rung

, Ech

o, H

all,

Ove

rdriv

e, V

erze

rrun

g, ..

.

Filt

er, F

orm

atfil

ter,

Ton

höhe

nänd

erun

g, T

empo

ände

rung

, ...

Ver

zöge

rung

: a

uf a

lte A

btas

twer

te z

urüc

kgre

ifen

DSP

:

Ech

o, H

all,

und

meh

r

Kla

ngre

gler

und

Dyn

amik

regl

er

Peg

elre

gelu

ng (

gain

)

para

llele

"K

anal

züge

":

Mis

chun

g de

r B

ussi

gnal

e

Mis

chun

g de

r E

inze

lsig

nale

und

Rou

ting

auf "

Bus

se"

Vor

vers

tärk

er fü

r M

ikro

phon

sign

ale

[ww

w.b

ehrin

ger.

de]

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DSP

:

Bei

spie

l Mis

chpu

lt

Spe

ktru

m: F

ilter

, Effe

kte,

Kom

pres

sor,

Fee

dbac

kkill

er, .

..

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DSP

:

Aus

wah

l Dig

italg

erät

e

Page 33

Digitale Audioverarbeitung Zahlenfolgen, Impulsantwort 29

a2*d

(n-2

)

a1*d

(n-1

)

a0*d

(n)

x(n)

glei

chw

ertig

: Kon

stru

ktio

n m

it

Spr

ungf

olge

n

skal

iert

en, z

eitv

ersc

hobe

nen

Kon

stru

ktio

n be

liebi

ger

Zah

lenf

olge

n:

x(n)

= a

0 *

d(n)

+ a

1 *

d(n-

1) +

. . .

Sum

me

Impu

lsfo

lgen

zeitv

ersc

hobe

ner

skal

iert

er

Impu

lsfo

lge:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

Y(k

)

n n n n n

Sys

tem

d(n)

g(n)

g(n)

g(n)

Impu

lsan

twor

t

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

"Im

puls

antw

ort"

:= A

usga

ngsf

olge

als

Rea

ktio

n au

f die

Impu

lsfo

lge

liefe

rt v

olls

tänd

ige

Bes

chre

ibun

g vo

n LT

I-S

yste

men

=>

z.B

. Ver

stär

ker,

Filt

er, u

sw.

"line

ar, t

ime-

inva

riant

"

=>au

ch a

ls li

near

e A

ppro

xim

atio

n ni

chtli

near

er S

yste

me

nn

output[t] = sample[t*pitch]

interpolate( sample[] )

effects( filter( interpolate( sample[] )))

filter( interpolate( sample[] ))

kein

e/lin

eare

/Spl

ine-

Inte

rpol

atio

n

Sam

plin

g:

Abt

astw

erte

abs

peic

hern

Sam

ples

dire

kt a

bspi

elba

r (C

D, S

piel

e)

sample[t] = input[t];

Inte

rpol

atio

n: n

eare

st /

linea

r / s

plin

es /

...

"Wav

etab

le"-

Syn

thes

izer

:

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

DSP

:

Sam

plin

g un

d Sy

nthe

se

Zahl

enfo

lgen

, Ele

men

tarf

olge

n

Sin

usfo

lge

Exp

onen

tialfo

lge

Impu

lsfo

lge

Spr

ungf

olge

wic

htig

e "E

lem

enta

rfol

gen"

:

Wer

tem

enge

{Y

(k)}

Sys

tem

verh

alte

n en

tspr

eche

nd b

erec

henb

ar

Sig

nale

aus

Ele

men

tarf

olge

n zu

sam

men

setz

en

Dig

itale

Aud

iove

rarb

eitu

ng |

WS

200

0 |

18.

205

linea

re S

yste

me:

Y(k

)

nnnZ

uord

nung

: In

dex

k ->

Y(k

)