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

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Präsentation zum Thema: "Übung zur Vorlesung Signalverarbeitung Einführung Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Systemtheorie und Sprachtechnologie Sören."—  Präsentation transkript:

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

3 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Vorlesungsmaterial Ausgesuchte Beispiele der Signalverarbeitung Intelligente Audiosignalverarbeitung Quantisierung (Hinweis zur Übungsaufgabe 2.2) Überblick

4 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Hinweis zum Vorlesungsmaterial Zugangskennung: Zugangskennwort: Bemerkung: -Popup-Funktion muss eingeschaltet sein -Vorlesungsmitschnitt erfordert Real-Player Internetseite zur Vorlesung:

5 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Übungsaufgaben Internetseite zur Vorlesung:

6 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg OPAL Online-Plattform für Akademisches Lehren und Lernen (https://bildungsportal.sachsen.de/opal)https://bildungsportal.sachsen.de/opal

7 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Ausgesuchte Beispiele der Signalverarbeitung

8 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Was ist das?

9 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Raumimpulsantwort Beispiel: eine Raumimpulsantwort für ein Wohnzimmer

10 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Faltungshall

11 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Sinus-Sweep Startfrequenz 50Hz, Endfrequenz 8000Hz, 1 Sekunden, 5 Sekunden

12 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Faltungshall

13 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Nulldurchgangs-Analyse /a/ /s/ /i/ Abtastfrequenz: 44,1kHz

14 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Nulldurchgangs-Analyse /a/ /s/ /i/ Abtastfrequenz: 44,1kHz Darstellung: 2000 Abtastwerte

15 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 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)

16 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 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)

17 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Präsentation Intelligente Audiosignalverarbeitung

18 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 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

19 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Quantisierung x(t) zeit- und wertkontinuierliches Signale

20 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Quantisierung x(t) x { mögliche Anordnung der Quantisierungsstufen x

21 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Quantisierung x(t) x { x(t) x´(t) … quantisiertes Signal (Quantisierung durch Rundungsoperation; x´(t) 0)

22 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Quantisierung x(t) x { x(t) x e (t) x e (t) … Quantisierungsfehler (ugs. Quantisierungsrauschen)

23 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg x e (t 0 ) = x(t 0 ) - x(t 0 ) Quantisierung Vorgehen zum Lösen der Aufgabe 2.2 Quantisierung (Hinweise auf Übungsblatt beachten) Fehlersignal gleichverteilt

24 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Andere Anordnung der Quantisierungsstufen x(t) zeit- und wertkontinuierliches Signale

25 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg x(t) x { Anordnung der Quantisierungsstufen ( x ) für geringst mögliches Quantisierungsrauschen Andere Anordnung der Quantisierungsstufen

26 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg x(t) x { Andere Anordnung der Quantisierungsstufen x´(t) = 0; Quantisierung durch Rundungsoperation; ungleiche Stufenverteilung

27 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg x(t) x { x e (t) Andere Anordnung der Quantisierungsstufen

28 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg x(t) x { x e (t) Quantisierung durch Abrunden x´(t) = 0; Quantisierung durch Abrunden; doppelter maximaler Quantisierungsfehler

29 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Quantisierung in der Praxis

30 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, volle Periode Quantisierung in der Praxis

31 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, halbe Periode Quantisierung in der Praxis

32 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, Vergrößerung Quantisierung in der Praxis

33 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg 10 Hz Sinus, Abtastfrequenz 8000 Hz, Auflösung 8 Bit, Spitzenwert -3dbFS, Vergrößerung Quantisierungsfehler in der Praxis

34 TU Dresden, Übung Signalverarbeitung - Einführung- Sören Wittenberg Vielen Dank!


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