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Digital Audio Medientyp digital audio representation

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Präsentation zum Thema: "Digital Audio Medientyp digital audio representation"—  Präsentation transkript:

1 Digital Audio Medientyp digital audio representation
Abtastfrequenz /sampling frequency Quantisierung (Bittiefe) Anzahl der Kanäle/Spuren Interleaving bei Mehrkanal Positiv/negativ Codierung operations Speicherung Zugriff auf Sequenzen Editieren Klangeffekte Konvertierung Pulse Code Modulation

2 Sampling Signal in Intervallen abtasten und digitalisieren Shah-Funktion 1 kHz 10 kHz Originalkurve Sample 44,1 kHz

3 Sampling 440 Hz-Ton „fade in“

4 Sampling Spektrum berechnet mit Fast Fourier Transform FFT 440Hz

5 Abtast-Theorem: Ist fmax die höchste vorkommende Frequenz, so kann eine mit mindestens doppelter Frequenz abgetastete Kurve exakt rekonstruiert werden. (Shannon, Nyquist)

6 Abtast-Theorem: Beweisidee
Shah-Funktion mit Frequenz Spektrum Ausgangs- Signal f(x) zu sampelnde Funktion mit beschränktem Spektrum Spektrum agbetastetes Signal

7 Impulsfunktion Definition: Dirac‘sche Delta- Funktion Eigenschaften:

8 Konvolution - Faltung Definition: Faltungssatz: kurz:
H: Fouriertransformierte von h G: Fouriertransformierte von g F: Fouriertransformierte von f

9 Abtast-Theorem Shah-Funktion
Dirac‘sche Delta-Funktion Es gilt: Shah-Funktion Es gilt: castleman

10 Abtast-Theorem Spektrum Faltung FT(Shah) mit Spektrum Kastenfunktion

11 Digitale Verarbeitung
Sampling Analog-Digital-Analog-Verarbeitungskette Taktgeber Tiefpass- Filter ADC Digitale Verarbeitung DAC Tiefpass Filter Analoges Eingangs- Signal Analoger Ausgang Digitale Samples Digitale Samples Treppchen- signal Frequenz- begrenztes Analogsignal

12 Sampling Tiefpass-Filter

13 Sampling Aliasing bei falscher Abtastfrequenz Fehler ! -fmax fs fmax fs Frequenzspektrum des Ausgangssignals mit fmax Frequenzspektrum des abgetasteten Signals mit fs fmax -fmax fs fmax -fmax fs fmax -fmax fs fmax -fmax fs

14 Sampling Samplingtiefen und Bitraten Abtastrate legt definitiv höchste übertragbare Frequenz fest Sprache: Frequenzen < 4kHz UKW-Rundfunk bis 15 kHz CD-Qualität bis ca. 20 kHz Beispiel: Audio-CD 2 Kanäle Samplingtiefe 16 Bit Samples/s 2*2 Byte*44100/s = Byte/s Je höher die Samplingtiefe, um so exakter wird das Signal abgetastet. Beispiel: ISDN-Telefonie 64 kBit/sec DAT /DV 48 kHz, 16 Bit, 2 Kanäle

15 Quantisierungsfehler
Sampling: Störabstand = Signalleistung / Störleistung Quantisierungsfehler gleichverteilt USS 3 2 1 Elektrische Leistung: input Aus dem Quantisierungsfehler resultierende Störleistung:

16 Quantisierungsfehler
Sampling: Störabstand = Signalleistung / Störleistung Quantisierungsfehler gleichverteilt USS 3 2 1 Elektrische Leistung: input Aus dem Quantisierungsfehler resultierende Störleistung: Signal-Leistung bei gleich- verteilten Werten 0..USS Störabstand: +1 Bit Sample-Tiefe + 6 dB Störabstand 16 Bit etwa 100 dB Störabstand dB:

17 Sampling: Leise Stellen
1 Rauschen und Knistern bei geringer Samplingtiefe Nichtlineares Abtasten A-law μ-law -Abtastung


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