Übung zur Vorlesung Signalverarbeitung Einführung

Präsentation zum Thema: "Übung zur Vorlesung Signalverarbeitung Einführung"—  Präsentation transkript:

1 Übung zur Vorlesung Signalverarbeitung Einführung
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Systemtheorie und Sprachtechnologie Übung zur Vorlesung Signalverarbeitung Einführung Sören Wittenberg

2 Überblick Vorlesungsmaterial
Ausgesuchte Beispiele der Signalverarbeitung Intelligente Audiosignalverarbeitung Quantisierung (Hinweis zur Übungsaufgabe 2.2)

3 Hinweis zum Vorlesungsmaterial
Internetseite zur Vorlesung: Zugangskennung: Zugangskennwort: Bemerkung: „Popup“-Funktion muss eingeschaltet sein Vorlesungsmitschnitt erfordert Real-Player

4 Übungsaufgaben Internetseite zur Vorlesung:

5 OPAL Online-Plattform für Akademisches Lehren und Lernen (

6 Ausgesuchte Beispiele der Signalverarbeitung

7 Was ist das?

8 Raumimpulsantwort Beispiel: eine Raumimpulsantwort für ein Wohnzimmer

9 Faltungshall

10 Sinus-Sweep Startfrequenz 50Hz, Endfrequenz 8000Hz, 1 Sekunden , 5 Sekunden

11 Faltungshall

12 Nulldurchgangs-Analyse
/i/ /s/ Abtastfrequenz: 44,1kHz

13 Nulldurchgangs-Analyse
/i/ /s/ Abtastfrequenz: 44,1kHz Darstellung: 2000 Abtastwerte

14 Nulldurchgangs-Analyse
Nulldurchgangshäufigkeit (-dichte) Anzahl der Nulldurchgänge pro Beobachtungsintervall (und auf dieses normiert) Geringer Rechenaufwand (z.B. Auswertung des Vorzeichenwechsels) Nulldurchgangs-Histogramm Messung der Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen und Einordnung in Längenklassen Anzahl der Einträge pro Längenklasse grafisch darstellen oder als Vektor ausgeben Grobe Möglichkeit der Signalbeschreibung => einfaches akustisches Objekterkennungssystem (wie im Praktikum “Akustischer Schalter”)

15 Störgeräuschreduktion
Grundlagen der Signalverarbeitung: Signalbeschreibung im Frequenzbereich Betrags- und Phasenspektrum Diskrete Fourier Transformation (bzw. FFT) Fensterfunktionen (z.B. Rechteck- oder Hammingfenster) Grundlagen der Signalanalyse und Erkennung Analyse nichtstationärer Signale (Kurzzeit-Spektralanalyse)

16 “Intelligente Audiosignalverarbeitung”
Präsentation “Intelligente Audiosignalverarbeitung”

17 Signalverarbeitung Beschreibung von Signalen
mit mathematischen Hilfsmitteln im Zeitbereich (z.B. Reihendarstellung oder mittels statistischer Kenngrössen) im Frequenzbereich (z.B. Betrags- und Phasenspektrum) umgangssprachlich Einteilung in “analoge” und “digitale” Signalverarbeitung (ungenau!) vorwiegend zeit- und wertdiskrete Signalverarbeitungssysteme (z.B. Signalprozessoren) Nachteil der digitalen Signalverarbeitung ist die notwendige Quantisierung (Quantisierungsfehler!) => Hinweise zur Übungsaufgabe 2.2 “Quantisierung”

18 Quantisierung x(t) zeit- und wertkontinuierliches Signale

19 Quantisierung x(t) ∆x { mögliche Anordnung der Quantisierungsstufen ∆x

20 Quantisierung x(t) ∆x { x‘(t)
x´(t) … quantisiertes Signal (Quantisierung durch Rundungsoperation; x´(t) ≠ 0)

21 Quantisierung x(t) ∆x { x‘(t) xe(t)
xe(t) … Quantisierungsfehler (ugs. Quantisierungsrauschen)

22 Quantisierung Vorgehen zum Lösen der Aufgabe 2.2 “Quantisierung” (Hinweise auf Übungsblatt beachten) xe(t0) = x‘(t0) - x(t0) Fehlersignal gleichverteilt

23 Andere Anordnung der Quantisierungsstufen
x(t) zeit- und wertkontinuierliches Signale

24 Andere Anordnung der Quantisierungsstufen
x(t) ∆x { Anordnung der Quantisierungsstufen (∆x) für geringst mögliches Quantisierungsrauschen

25 Andere Anordnung der Quantisierungsstufen
x(t) ∆x { x‘(t) x´(t) = 0; Quantisierung durch Rundungsoperation; ungleiche Stufenverteilung

26 Andere Anordnung der Quantisierungsstufen
x(t) ∆x { x‘(t) xe(t)

27 Quantisierung durch Abrunden
x(t) ∆x { x‘(t) xe(t) x´(t) = 0; Quantisierung durch Abrunden; doppelter maximaler Quantisierungsfehler

28 Quantisierung in der Praxis

29 Quantisierung in der Praxis
10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, volle Periode

30 Quantisierung in der Praxis
10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, halbe Periode

31 Quantisierung in der Praxis
10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, Vergrößerung

32 Quantisierungsfehler in der Praxis
10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, Vergrößerung

33 Vielen Dank!