Lehrgebiet

• Bachelor bzw. Hauptstudium

Themenübersicht

Digitale Signalverarbeitung in der Audiotechnik wird im hohem Maße von dem großen Angebot an Hardware, wie z.B. Analog/Digital- und Digital/Analog-Umsetzer, digitale Signalprozessoren, Audio-Interfacebausteine, Abtastratenumsetzer, Sound- und digitale Harddiskrecordingkarten usw. begünstigt, die in hoher Qualität zu vergleichsweise niedrigen Preisen erhältlich ist. In vielen Fällen ist die digitale Lösung sogar preislich günstiger als die alternative analoge Lösung. Manche Hersteller bieten nahezu vollständige Audioproduktlinien an und unterstützen den Anwender mit aufeinander abgestimmten Systemkomponenten, die keinen bis einen geringen Verbindungsaufwand benötigen und so die Entwicklungs- und Produktionskosten von Hardware der digitalen Audiosignalverarbeitung gering halten. Nun erlaubt digitale Signalverarbeitung auch zahlreiche Anwendungen, die mit analoger Technik einen wirtschaftlich unvertretbaren Aufwand erfordern, wie beispielsweise FFT- und Terzbandanalysatoren, Hall- und Effektgeräte und viele mehr. Es sind aber nicht nur wirtschaftliche Aspekte, die digitale Lösungen oft analogen überlegen sein lassen, wenn man zur digitalen Lösung vergleichbare Qualität erreichen will, sondern vielmehr die Programmierbarkeit bei der Verwendung digitaler Signalprozessoren oder die Beständigkeit der Übertragungseigenschaften hinsichtlich Zeit, Temperatur, Toleranzen usw. Die zweisemsetrige Vorlesung Audiosignalverarbeitung vermittelt Grundlagenwissen und Kenntnisse zur Technologie und Technik der Audiosignalverarbeitung. über das Grundlagenwissen hinaus, wird die Vorlesung auch Kenntnisse über Entwicklungssysteme zu vermitteln, wie sie mit Matlab und von den Halbleiterherstellern mit Evaluationboards, Filterentwurfssoftware zur Verfügung stehen.

Dozenten

• Prof. Dr.-Ing. habil. Alexander Potchinkov

Organisation

• Im SS22 normale Präsenzveranstaltung.
• Semester (Empfehlung): 7. Semester
• Sprache: Deutsch
• Vorlesungszeitraum: SS
• zeitlicher Umfang: 3 SWS

Vorausgesetzte Veranstaltungen

• DiSi

Inhaltliche Voraussetzungen

• Grundkenntnisse der Systemtheorie zeitdiskreter Systeme

Qualifikationsziel

• Grundkenntnisse in Akustik, Psychoakustik und Raumakustik
• Kenntnisse der Audiosignale und Audiosysteme in Zeit- und Frequenzbereich
• Grundlegende Kenntnisse des Entwurfs von Systemen der digitalen Audiosignalverarbeitung

Vermittelte Inhalte

• Grundlagen der Audiosignalverarbeitung (Größen und Einheiten, Pegelrechnung, Audiosignale im Zeit- und Frequenzbereich mit Schwingung und Periodizität, Spitzen- und Effektivwert, Crestfaktor, Fourierdarstellungen)
• Allgemeine und spezielle Audiosignale (Ein-, Zwei- und Multitonsignale, Amplituden- und Frequenzmodulation, Chirpsignale, Rauschsignale, Burstsignal)
• Lineare und nichtlineare Verzerrungen
• Digitale Audiosignale (Kohärente Abtastung, Crestfaktor und Crestfaktorminimierung bei digitalen Multitonsignalen)
• Grundlagen der Akustik und Elektroakustik (Schall-felder und Schallfeldgrößen, Hörorgan, Hörfläche und Verdeckungseffekte, Lautstärke, Lautheit, Töne und Klänge)
• Raumakustik (Geometrische und statistische Raumakustik, Raumimpulsantwort und Spiegelquellen, Absorption, Nachhallzeit und Hallradius)
• Schallwandler (Mikrophone, Lautsprecher)
• Analoge und digitale Audiosignalübertragung (symmetrische und asymmetrische Übertragung, Professionelles und Consumerdatenformat, FM-Coder und FM-Decoder, IIS, AES/EBU- und SPDIF)
• Digitale Audiosignalverarbeitung (Dithering und Noise-shaping, Überabtastung, Sigma-Delta-Umsetzer, Digitale Audiofilter, Parametrische Equalizer, Panoramasteller, Verzögerungsmodulation, Digitale Raumsimulation mit Moorer und Griesinger-Nachhall)

Studienleistungen

• Mündliche Prüfung
• ECTS Punkte: 4

Medienformen

• Tafel
• Folien

Literatur

• Watkinson, J.: The Art of Digital Audio, Focal Press, Oxford; ISBN-10: 0-240-51320-7; UB KL Signatur: EIT 645/030
• Zollner, M.; Zwicker, E.: Elektroakustik, Springer, Berlin; ISBN-10: 3-540-64665-5; UB KL Signatur: EIT 645/023
• Zölzer, U.: Digitale Audiosignalverarbeitung, Teubner, Stuttgart; ISBN-10: 3-519-06180-5; UB KL Signatur: EIT 665/009

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Sprachdateien Woche 1

• Audiosignalverarbeitung I VL 1
• Audiosignalverarbeitung I VL 2

Sprachdateien Woche 2

• Audiosignalverarbeitung I VL 3
• Audiosignalverarbeitung I VL 4
• Audiosignalverarbeitung I VL 5

Sprachdateien Woche 3

• Audiosignalverarbeitung I VL 6
• Audiosignalverarbeitung I VL 7
• Audiosignalverarbeitung I VL 8
• Audiosignalverarbeitung I VL 9

Vor dem Abspielen der Rausch- und Multitöne bitte die Lautstärke reduzieren!

Sprachdateien Woche 4

• Audiosignalverarbeitung I VL 10
• Audiosignalverarbeitung I VL 11
• Audiosignalverarbeitung I VL 12

Sprachdateien Woche 5

• Audiosignalverarbeitung I VL 13
• Audiosignalverarbeitung I VL 14
• Audiosignalverarbeitung I VL 15
• Audiosignalverarbeitung I VL 16

Sprachdateien Woche 6

• Audiosignalverarbeitung I VL 17
• Audiosignalverarbeitung I VL 18
• Audiosignalverarbeitung I VL 19
• Audiosignalverarbeitung I VL 20

Sprachdateien Woche 7

• Audiosignalverarbeitung I VL 21
• Audiosignalverarbeitung I VL 22
• Audiosignalverarbeitung I VL 23
• Audiosignalverarbeitung I VL 24
• Audiosignalverarbeitung I VL 25

Sprachdateien Woche 8

• Audiosignalverarbeitung I VL 26
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• Audiosignalverarbeitung I VL 28
• Audiosignalverarbeitung I VL 29

Sprachdateien Woche 9

• Audiosignalverarbeitung I VL 30
• Audiosignalverarbeitung I VL 31
• Audiosignalverarbeitung I VL 32
• Audiosignalverarbeitung I VL 33
• Audiosignalverarbeitung I VL 34

Sprachdateien Woche 10

• Audiosignalverarbeitung I VL 35
• Audiosignalverarbeitung I VL 36
• Audiosignalverarbeitung I VL 37
• Audiosignalverarbeitung I VL 38
• Audiosignalverarbeitung I VL 39

Sprachdateien Woche 11

• Audiosignalverarbeitung I VL 40
• Audiosignalverarbeitung I VL 41
• Audiosignalverarbeitung I VL 42

Sprachdateien Woche 12

• Audiosignalverarbeitung I VL 43
• Audiosignalverarbeitung I VL 44
• Audiosignalverarbeitung I VL 45
• Audiosignalverarbeitung I VL 46

Sprachdateien Woche 13

• Audiosignalverarbeitung I VL 47
• Audiosignalverarbeitung I VL 48
• Audiosignalverarbeitung I VL 49
• Audiosignalverarbeitung I VL 50

Vorlesungsunterlagen

• Foliensatz 1: Übersicht, zeitkontinuierliche Signale
• Foliensatz 2: Abtastung, zeitdiskrete Signale
• Foliensatz 3: Digitale Multitonsignale
• Foliensatz 4: Gehöreigenschaften
• Foliensatz 5: Raumakustik
• Foliensatz 6: Schallwandler
• Foliensatz 7: Audioschnittstellen
• Foliensatz 8: Audiodatenwandlung
• Foliensatz 9: Equalizer
• Foliensatz 10: Raumsimulation

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