Signalverarbeitung in den Medien KM350 Prof. Jürgen Walter KulturMediaTechnologie Wintersemester 2012
Vorlesungsform Signalverarbeitung Semester 3 KM350 - PT V + P + Ü 2h + 2h + 2h Vorlesung + Projektvorlesung + Übung 6 SWS 14 Vorlesungen bis 30.1.2012 84h Dozenten: Jürgen Walter – 2h Marie Baumann – 2h + 2h / Woche Betreuung – Ort: KMT Amalienstr. 81-87 – Raum 208 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Teamviewer Hallo, hier schreibt Simjon Ich kann gleichzeitig auch arbeiten Die Vollversion gibt es vom IZ der HsKa Bei Vollversion keine Belästigung ;-) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Ziele der Vorlesung Signalverarbeitung Wissen und Anwendung der Technik - Technologie Online-Magazin mit: Journalistischen Grundformen Meldung, Nachricht Bericht, Gebauter Beitrag Interview, Talk 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Planung 2012 LSF-Server – genaue Termine Montag – Dienstag normalerweise: 11:30-13:00 + 14:00-15:30 Blockveranstaltungen teilweise? Signalverarbeitung für KMT - Grundlagen Systemtheoretische Grundlagen E-Technik, Grundlagen - Anpassung Transformationen, Grundlagen Codierung – Encodierung, Anwendung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Kompression: Suppenwürfel-Beispiel Erklärt HIT-Encoder Kompression ist ein Beispiel für den sinnvollen Einsatz von Signalverarbeitung in den Medien. Hit Encoder besteht aus mehreren Encodern: ffmpeg, Microsoft Expression Encoder 4, Windows Media Encoder Encoder + Decoder = Codec 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Voraussetzungen Installation AgilentVEE Programm zur Visualisierung von Signalen Berechnung von Kennwerten Simulation von Geräten der Signalverarbeitung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Blockschaltbild der Informationstechnik 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Blockschaltbild mit Störquelle 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Signalklassen y Wert / Amplitude x Zeit/ Ort Beispiel a kontinuierlich y Wert / Amplitude x Zeit/ Ort Beispiel a kontinuierlich Mikrofon b diskret S&H c Aussteuerungs-anzeige d A/D-Wandler 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Signale 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Kleine Rechnung: 8-Bit Digitalisierung Der Messbereich: M:= 0..5V 8-Bit Wandler Frage: Wie groß ist ein Intervall – Wie groß ist die Auflösung? 𝐼= 𝑀𝑒𝑠𝑠𝑏𝑒𝑟𝑒𝑖𝑐ℎ 𝐴𝑛𝑧𝑎ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑟 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑙𝑒 = 5𝑉 2 𝑛 −1 = 5𝑉 255 =19,6mV 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Signalklassen 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Wichtig! Aufgrund der Signalklasse wird die mathematische Beschreibungsform gewählt. 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Signale: analog - digital ( t ) zeitkontinuierliches Signal [ n ] zeitdiskretes Signal 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Abtasttheorem !!! fs – höchste Signalfrequenz fA - Abtastfrequenz 𝑓𝐴>2∙𝑓𝑆 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Informationsgehalt kontinuierlich – diskretes Signal Ist gleich, sobald das Abtasttheorem eingehalten wird. 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Kennwerte analog - digital Periodendauer T 𝑥 𝑡 =𝑥 𝑡+𝑇 =𝑥(𝑡+𝑚∙𝑇) x[n]=x[n+N] N = Blockgröße = Number Points für alle N m, N ganzzahlig 𝑓= 1 𝑇 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Gerades Signal – Ungerades Signal 𝑥 𝑡 =𝑥 −𝑡 𝑥 𝑛 =𝑥 −𝑛 Ungerades Signal 𝑥 𝑡 =−𝑥 𝑡 𝑥 𝑛 =−𝑥 𝑛 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Gleichspannung - Gleichstrom U Gleichspannung u(t) Spannungsverlauf – zeitabhängige Spannung I Gleichstrom i(t) Stromverlauf – zeitabhängiger Strom 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Bogenmaß - Grad 1°= 𝜋 180 rad rad - zur Kennzeichnung der dimensionslosen Zahl Einheitskreis r=1 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Harmonische Schwingung 𝑢 𝑡 = 𝑈 ∙ sin 𝜔∙𝑡+𝜑 𝜔=2∙𝜋∙𝑓 - Kreisfrequenz 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
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Effektivwert – Leistung - RMS 𝑢𝑒𝑓𝑓= 1 𝑇 ∙ 0 𝑇 (𝑢(𝑡)) 2 𝑑𝑡 Root Mean Square Mean Mittelwert 𝑓(𝑡) = 1 𝑇 0 𝑇 𝑓 𝑡 𝑑𝑡 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Hörbereich 20Hz bis 20kHz 20Hz….20 000Hz Hörtest-Frequenzgang 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Hausaufgabe ;-) Frequenzgang Frequenzgang Rhode – NTG3 Schoeps – Niere Großmembran Samson + AKG Schoeps 8 Grenzflächenmikro Verstärker – Kopfhörerverstärker EX3 + internes Mikro Genelec - Verstärker 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Frequenzgänge / Richtcharakteristik Signalverarbeitung WS 12/13 Hausaufgabe von Timo Plewina
Rhode NTG 3: Superniere (Richtmikrophon) Frequenzgang
Rhode NTG 3: Superniere (Richtmikro) Richtcharakteristik
Schoeps CCM8: 8er Charakteristik
Schoeps CCM22: offene Niere
Schoeps CCM41: Superniere
Schoeps CCM3: Grenzfläche
Tascam DR100MKII
Sennheiser HD-280 Pro: Kopfhörer KMT A210
AKG K271 MKII: Kopfhörer KMT AM211
Beyerdynamics DT-770 Pro: Kopfhörer Sendestudio
Genelec 1029A Lautsprecher
Hausaufgabe 2 Frequenzgang Tascam Kopfhörer 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Shit in Shit out 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Zugriffsmöglichkeiten Rechner Remotedesktopverbindung Windows Benutzername: Passwort VPN Virtual private network Cisco-Client Shrew Teamviewer Funktioniert 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Aufteilung – Planung - Marie 4h SWS J. Walter *15= 60h/Semester 2h SWS M. Baumann *15=30h/Semester 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Koordination Marie legt Termine fest – in Abstimmung mit LSF-Server / Sendestudio Orte planen Fernzugriff Rechner 3 Rechner 1 Sendestudio 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Sinus 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Übung 1 Ermitteln Sie folgende Kennwerte des Sinus: Amplitude Spitze-Spitze-Wert Periodendauer Frequenz 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Übung 2 Erzeugen Sie mit Hilfe des Programmes Agilent VEE eine Sinuskurve mit der Amplitude 1 und der Frequenz 50 Hz. Die Zeitspanne ist 20 ms. Addieren Sie zu dieser Kurve ein Rauschsignal mit der Amplitude 1V. Berechnen Sie den Effektivwert für den Sinus Berechnen Sie den Mittelwert Überprüfen Sie das Signal auf Periodizität 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Ergebnis für reinen Sinus 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Übung 3 Erzeugen Sie mit Hilfe des Programmes Excel eine Sinuskurve mit der Amplitude 4 und der Frequenz 25 Hz. Die Zeitspanne ist 20 ms. Die Auflösung ist 0.5 ms. Berechnen Sie den Effektivwert Berechnen Sie den Mittelwert Überprüfen Sie das Signal auf Periodizität Bemerkung: Bogenmaß - Grad 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Lösung Erzeugen Sie mit Hilfe des Programmes Excel eine Sinuskurve mit der Amplitude 4 und der Frequenz 25 Hz. Die Zeitspanne ist 20 ms. Die Auflösung ist 0.5 ms. 𝑓 𝑡 =𝐴∙sin(𝜔∙𝑡) 𝜔=2∙𝜋∙𝑓 - in Excel: =2*PI()*f 𝑓 𝑡 =4∙sin(2∙𝜋∙25∙𝑡) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Ein paar Grundlagen der Elektrotechnik Spannung, Strom, Widerstand 𝑈=𝑅∙𝐼 U=Gleichspannung (Größe ist nicht zeitabhängig) I=Gleichstrom (Größe ist nicht zeitabhängig) R=Widerstand u(t) i(t) P=U*I 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Allgemeine periodische Signale Signale aus mehreren harmonischen Schwingungen Jedes Signal lässt sich aus der Grundschwingung und ganzzahligen Vielfachen dieser Grundschwingung darstellen. 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Allgemeines periodisches Signal 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Übung: Allgemein Harmonisch in Excel Stellen Sie das „Allgemein periodische Signal“ mit Excel dar. 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Fourierreihe s 𝑡 = 𝑎 0 2 + 𝑎 1 cos 1∙𝜔∙𝑡 + 𝑎 2 cos 2∙𝜔∙𝑡 + …… + 𝑏 1 sin (1∙𝜔∙𝑡) + 𝑏 2 sin (2∙𝜔∙𝑡) ….. a1=2 a2=1 b1=1 b2=0.5 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Bestimmung von a0, an, bn a0=Mittelwert 𝑎0= 2 𝑇 ∙ 0 𝑇 𝑠 𝑡 𝑑𝑡 𝑎𝑛= 2 𝑇 ∙ 0 𝑇 𝑠 𝑡 ∙ cos 𝑛∙𝜔∙𝑡 𝑑𝑡 𝑏𝑛= 2 𝑇 ∙ 0 𝑇 𝑠(𝑡)∙ sin 𝑛∙𝜔∙𝑡 𝑑𝑡 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Harmonische Analyse Aus der Ergebnisfunktion werden die einzelnen Schwingungen ermittelt. Bei der Synthese wird das Ergebnissignal aus einzelnen Schwingungen erzeugt. 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Übung a=440Hz in HP VEE darstellen a=443Hz in HP VEE darstellen 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Vorlesungsende 09.10.2012 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Signalverarbeitung in den Medien 23.10.2012 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Modulation – Grundlage für Radio - Multiplikation 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Modulation Die Multiplikation eines tieffrequenten Signals mit einem hochfrequenten Signal Beispiel: 104,8 MHz wird multipliziert mit einem Frequenzband: 20Hz – 20kHz 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Unterschied: Addition – Multiplikation - Signale Schwebung = Addition Modulation = Multiplikation Die Schwebung entsteht aus der Addition von zwei geringfügig unterschiedlichen Tönen. Beispiel: 50Hz – 55Hz Die Modulation ist die Multiplikation von zwei weit auseinander liegenden Frequenzen. Beispiel: 440Hz – 104,8 MHz 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de 55Hz – 50Hz - Schwebung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Beschreibungsformen von Signalen Mathematisch Visualisieren Akustisch Gefühl Mathematische Beschreibungsform über Frequenzen – Fouriertransformation Visualisieren über Noten Akustisch – messtechnisch Aus dem Gefühl 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Herzlich Willkommen Ein weiterer Zugang zur Signalverarbeitung in den Medien Jürgen Walter
Ziel: Verarbeitung von physikalischen Signalen Auswirkungen von Signalverarbeitung Optimierte Verfahren zur Datenreduzierung Web-TV Web-Radio Übungen zur Datenreduzierung
Techniken für Schriften Schrifttafel aus Stein 18. Jh. vor Chr. Älteste Gesetzessammlung Papier China 2. bis 1. Jh. vor Chr. 793 Bagdad 1390 Nürnberg
Diskussion Stein Papier Haltbarkeit Blindenschrift gute Verfügbarkeit kein komplizierter Herstellungsprozeß In der Natur vorhanden schwer Papier schlechte Haltbarkeit unsinnlich kein natürliches Vorkommen komplizierter Herstellungsprozeß Leicht (Mobilität)
Rationalisierung 1955 ca. 100 Bauern 1999 - 2 Bauern 1970 ca. 100 Lackierer heute ca. 5 Ingenieure und Techniker Hohe Investitionen !!! Anfragenbearbeitung mit Adressaufnahme und automatischer Briefgenerierung
Männer des Milleniums New Yorker Nachrichtenmagazin Time 1. Johannes Gutenberg 2. Kolombus 3. Luther 4. Galilei 5. Shakespeare
Johannes Gutenberg um 1397 - 3.2.1468 Henchen Gensfleisch -Johannes Gutenberg http://amor.rz.hu-berlin.de/~h0444xbo/gutenb/home.htm
Was hat Gutenberg geleistet? Mobile Lettern - Grundidee: Zerlegen der Texttafeln in einzelne Lettern Marc Andressen? Ich habe nichts anderes gemacht als Vorhandenes zusammengefügt. Marc Andressen: Erfinder des Browsers Mosaic – der erste Browser!
Auswirkungen der Drucktechnik ? Voraussetzung: Kein kostbares Pergament sondern Papier Druck nach Gutenberg: Preisverfall von Information: Gutenberg-Bibel aus 290 Lettern: 1400 - 50 Gulden 1455 - 35 Gulden 1500 - 10 Gulden 1517 - Reformation
Medien Vergangenheit Medium Kamera TV Air Kabel Satellit PC WWW (Tel.netz) Internet Mikro Radio Funk Kabel Satellit PC Papier LKW Bahn Bollerwagen Print Aufnahmegerät Übertragungs- weg Endgerät
Medien Ist-Zustand - Zukunft TV (Live) WWW (HTML) Video on-demand Print (on demand) Cinema Medium Web - Radio DIGITAL BROABAND/UMTS / ADSL IP over TV Übertragungs- weg Mediaserver z.B. IP-fähige D-Box (mit Festplatte) Kompression small unit (Telefon Uhr mit MPEG-Player) Endgerät elektronisches Papier Kino-Unit Wohnzimmer Arbeitsplatz mobile Geräte
Übung – Binäre Codierung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de ASCII 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Internet-Technik am Beispiel des Radios Die Freiräume werden vergrößert. Erweiterte Formen mit Bilder, Interaktivität, Chat Die Bildung mit neuen Medien ermöglicht neue Wege und Perspektiven. Bei Einsatz von neuen Medien wird die Grundlagenausbildung noch wichtiger. Beispiel: Mediaplayer
Radio im Internet Reichweite – weltweit Neue Möglichkeiten des Internet-Radios Mischen von Bild, Ton, Video, Rückkopplung durch den Höhrer, Analyse der Zuhörerzahlen
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Zeiten bei tracert???????? 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Informationsdarstellung Signal Physikalische Darstellung von Information In unkomprimierter Form - *.wav In komprimierter Form - *.mp3
Qualität / Datenmenge von Streaming Dateien Geschwindigkeit der Datenübertragung Komprimierung Datenmenge pro Stunde ISDN 64KBit/s / 56K-Modem MPEG4 60 MByte T-DSL 250KBit/s 110 MByte T-DSL 500KBit/s 220 MByte NEAR DVD 750KBit/s 347 MByte 2000KBit/s –DVD-CD 918 MByte DV-Qualität 3,5Mbyte/s DV Ca. 12,6 GByte HDV-Qualität MPEG-2 Ca. 12 GByte HDTV-Qualität Ca. 18 GByte
Datenreduktion Bilder *.bmp -> *.gif ; *.jpg, *.png Audio-Dateien *.wav -> *.mp3, *.asf, *.wma, *.aac, *.flac, *.ogg Video-Dateien *.avi -> *.asf; *.wmv, *.ram, *.mov, *.mp4, *.mpeg, *.mts; *.mkv, *.avchd bmp - Bitmap Eine Bilddatei in Zeilen und Spalten zerlegt. Gespeichert wird jeder Bildpunkt mit seiner Farbinformation. Es ist ein unkomprimiertes Format und nicht für das Internet nicht nutzbar. GIF Graphics Interchange Format, ein von CompuServe entwickeltes Standard-Format des WWW. Es komprimiert Bilddateien mit einer Farbtiefe von 256 Farben (8 Bit pro Pixel). Die Farbübergänge werden scharf dargestellt. Das Format GIF89a beherrscht transparente Farben. Eine weitere Form ist das animierte GIF – das Daumenkino. Jpg, jpeg Joint Photographic Experts Group - Standard-Format des WWW für photorealistische Bilder. Das JPEG-Format komprimiert Bilddateien bis zu einer Farbtiefe von 16 777216 Farben (24 Bit pro Pixel). Dabei werden visuell nicht wahrnehmbare Datenverluste bewusst in Kauf genommen, um hohe Kompressionsraten zu erzielen. Gescannte Fotos oder Bilder von digitalen Kameras werden häufig im JPEG-Format gespeichert. PNG Portable Network Graphics-Format vereint die Vorteile von GIF und JPG. Es unterstützt bis zu 32 Millionen Farben und ist daher auch für Photos geeignet. Wie bei GIF kann man auch hier eine Farbe transparent setzen und die Farbpalette reduzieren. Allerdings ist es nicht animationsfähig und ist mit alten Browsern < Version 3.0 meist nicht kompatibel. Wav Dateiformat für Klangdateien, die z.B. über den Windows Mediaplayer abgespielt werden können. mp3 Hochkomprimiertes Format für Musikdateien. Sie können so bis zu 12 Stunden Musik auf einer CD unterbringen. Zum Abspielen benötigen Sie spezielle Programme wie beispielsweise WINAMP oder den Windows Mediaplayer. asf Advanced Streaming Format, ein von Microsoft entwickeltes offenes Format zum Streamen von Dateien. wma Windows Media Audio – von Microsoft entwickeltes Format für die komprimierte Speicherung von Audiodateien. Videodateien avi Audio Video Interleave Audio- und Videodaten werden ineinander verzahnt, also "interleaved" abgespeichert. Das Format wurde 1992 von Microsoft als Lösung für die Wiedergabe von Videoclips geschaffen.
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Formate - Codierungen Bild + Ton 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Signalübertragung Auf Masse bezogen – Störungen wirken auf einen Leiter Differentielles Signal (XLR) Störungen wirken auf beide Leiter – und nur die Differenz wird weitergegeben – nicht die Störung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Verfahren zur Komprimierung Frequenzbereich Eigenschaften des Gehörs – nur Signale welche das Gehör erfasst werden übertragen. Optimale Codierung
Mediaplayer Darstellung als Signal im Zeitbereich Darstellung im Frequenzbereich
Eigenschaften des Gehörs Frequenz mit großer Amplitude (Lautstärke) Kleine Amplituden mit geringem Frequenzabstand werden nicht mehr wahrgenommen. Frequenzen bei 1 KHz werden besser wahrgenommen - A-Bewertung Nichtlinieare Quantisierung
ABRAKADABRA 11 1 6 1 4 2 1 1 5 2 2 1 1 A B R K D 5 2 1 100 101 110 111
Vorgehensweise Huffmann-Codierung 1 Text schreiben – Leerzeichen mit _ Häufigkeit der Symbole bestimmen Anzahl der gleichen Zeichen zählen Kreis um Zahl Wähle zwei Knoten mit kleinster Summe Bis nur noch ein Knoten vorhanden Erstelle Codierung: Zweig nach links =0 Zweig nach rechts = 1 Erstelle den Code für die Zeichen
Vorgehensweise Huffmann-Codierung 2 Codiere den Text Zähle die Anzahl 0,1 muss minimal werden Vergleiche mit anderen Codierungen ?
Übung 2: Halleluja Ergebnis: 22 Bit Huffmann-Codierung MISSISSIPPI (21 Bit) Übung 3: im westen nichts neues (73 Bit) Bitte Vergleich mit: 3 / 4-Bit Codierung ASCII-Codierung
HALLELUJA 9 1 4 5 1 1 2 2 1 1 1 2 3 1 1 1 H A L E U J 1 2 3 010 00 10 011 110 111
Honolulu 4 4 1 2 4 1 1 1 1 2 1 2 2 H o n l u 1 2 000 01 100 11 10
Hilfsmittel http://www.ziegenbalg.ph-karlsruhe.de/materialien-homepage-jzbg/cc-interaktiv/huffman/javaapplet.htm http://www.inf.fh-flensburg.de/lang/algorithmen/code/huffman/huffman.htm
Vorlesungsende KMT 3. Semester 23.10.2012
Signalverarbeitung - Radio 6.11.2012 Signalverarbeitung - Radio 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
A network-enabled radio console architecture Jede 2-er Gruppe eine Seite des Artikels 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Klassisches „Analog-Radio“ + AES-EBU Aus catfish@telos-systems.com Stand: 1994/95 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
„Billige“ Lösung + Rechner 149,00€ 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Ziel: Blockschaltbild „Studio Lernradio“ Existiert nicht 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Radio für trimediale Produktion ? PA Studio für Studierende ;-) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Signalverarbeitung in den Medien Live-Übertragung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Internet-Radio / Internet-Fernsehen Die Windows Media Softwarekomponenten sind: 1. Windows Media Tools: Verschiedene Programme zum Erstellen von Audio- und Videodateien im Windows Media Format .ASF. 2. Windows Media Encoder (eigentlich Bestandteil der Windows Media Tools): Software, die über die Sound- bzw. Videokarte gelieferten Daten in Echtzeit(!) in einen ASF-Stream konvertiert. 3. Windows Media Services: NT-Serversoftware, die On-demand Streams liefert bzw. mittels des Encoders produzierte Live-Streams empfängt und auf Client-Anforderung versendet. 4. Windows Media Player: Player-Software, die (unter anderem) ASF-Streams abspielen kann. Die Streams können von einem Windows Media Server geliefert werden oder als lokale Datei vorliegen. Unicast (1:1) und Multicast (1:N) -Verbindungen Bezüglich der Verteilung der Streams durch den Server sind zwei wesentliche Protokolle zu unterscheiden: · Das Unicast-Protokoll, das eine Eins-zu-Eins-Verbindung zwischen dem Server und dem Client aufbaut. Das bedeutet, jedem Benutzer wird ein eigener Stream geliefert. · Das Multicast-Protokoll, das Eins-zu-N-Verbindungen aufbaut. Dieses belastet den Server wesentlich weniger als das Unicast-Protokoll, kann jedoch nur verwendet werden, wenn das Netzwerk zwischen Server und Client multicastfähig ist. Ein vom Server gelieferter Stream wird dann im Netzwerk (Internet) entsprechend der Clientanfragen mehrfach verteilt. Zur Zeit wird das Multicast-Protokoll noch nicht flächendeckend unterstützt. Man sollte daher davon ausgehen, dass ein Benutzer in der Regel die Daten über das Unicast-Protokoll erhält. HTTP-Streaming Neben diesen beiden Protokollen ist noch ein HTTP-Streaming möglich, das im Zusammenhang mit Firewalls interessant wird. Auch dieses erfordert wie das Unicast-Protokoll für jeden Client einen separaten Stream
Blockschaltbild – Live-Stream Erinnerung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Geräte - Kabel Kamera EX3 SDI-Ausgang 720p 50 BNC-Stecker - Koaxial-Kabel Blackmagic-Design Ultra-Studio USB 3.0 Kabel (blau) 5 GBit/s I7-Rechner Expression Encoder 4.0 Pro-Version (Lizenz) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Live-Stream mit einer EX3-Kamera 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Koaxialkabel – 1 RG/U-Koaxialkabel 75 Ohm nach MIL-C-17 Die Anwendung: - Zur Datenübertragung - In der Hochfrequenztechnik - Im Antennenbau - Zur Festinstallation - HiFi-Verbindungen - In der Computertechnik Die Vorteile: - Extrem lange Lebensdauer durch alterungsbeständige Ummantelung - Konstante und genaue elektrische Werte - Einfach zu verarbeiten - Passend zu allen genormten Steckverbindern Technische Daten: Mantel, Durchmesser: PVC 8,4 mm AWG: 21 Innenleiter, Durchmesser: 0,72 mm Cu-Litze per Ader: Cu-Massiv 1 xRG/U-Koaxialkabel 75 Ohm nach MIL-C-17 Die Anwendung: - Zur Datenübertragung - In der Hochfrequenztechnik - Im Antennenbau - Zur Festinstallation - HiFi-Verbindungen - In der Computertechnik Die Vorteile: - Extrem lange Lebensdauer durch alterungsbeständige Ummantelung - Konstante und genaue elektrische Werte - Einfach zu verarbeiten - Passend zu allen genormten Steckverbindern Quelle: summercable 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Koaxialkabel-2 Sommercable Technische Daten: Mantel, Durchmesser: PVC 8,4 mm AWG: 21 Innenleiter, Durchmesser: 0,72 mm Cu-Litze per Ader: Cu-Massiv 1 x 0,72 mm Leiterisolation: PE 4,7 mm Abschirmung: 2 x Cu-Geflecht Bedeckung, opt.: 100 % Temperaturbereich: min. -25 °C Temperaturbereich: max. 70 °C Brandlast je m: 0,38 kWh Gewicht bei 1 m: 115 g Mantelfarbe: schwarz Aufmachung, VPE: 100 m Ring/500 m Rolle Passender Stecker: 1-1194-2100-1 Elektrische Daten: Kapazität Ader/Schirm bei 1 m: 67 pF Wellenwiderstand: (+/-3 %) 75 Ohm Verkürzungsfaktor: 0,66 Dämpfung bei 100 m (20 °C): 100 MHz: 8,6 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 200 MHz: 12,7 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 500 MHz: 21,0 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 800 MHz: 26,7 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 1000 MHz: 30,8 dB 0,72 mm Leiterisolation: PE 4,7 mm Abschirmung: 2 x Cu-Geflecht Bedeckung, opt.: 100 % Temperaturbereich: min. -25 °C Temperaturbereich: max. 70 °C Brandlast je m: 0,38 kWh Gewicht bei 1 m: 115 g Mantelfarbe: schwarz Aufmachung, VPE: 100 m Ring/500 m Rolle Passender Stecker: 1-1194-2100-1 Elektrische Daten: Kapazität Ader/Schirm bei 1 m: 67 pF Wellenwiderstand: (+/-3 %) 75 Ohm Verkürzungsfaktor: 0,66 Dämpfung bei 100 m (20 °C): 100 MHz: 8,6 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 200 MHz: 12,7 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 500 MHz: 21,0 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 800 MHz: 26,7 dB Dämpfung bei 100 m (20 °C): 1000 MHz: 30,8 dB 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
BNC-Stecker 75Ω für SDI (HDTV-Signal + Ton) Quelle Wiki Kaback 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Ultra-Studio 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
USB 3.0 5Gbit/s für Datenübertragung USB 3.0 Typ A Stecker USB3.0 Typ B Buchse 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Rechner i7 und Windows 7 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Expression Encoder 4 SP2 (Administrator) Auftrag: LiveEncode720p Publishingpoint √ Speicherort 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Media-Server Windows 2008R2 Remote 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Windows Media-Dienste 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
SPARDA-MEDIA (Server) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
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Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Eigenschaften 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Fehler!!!!! Ton-Bild muss synchron sein!! Als Administrator ausführen 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Fehlerquellen - 1 Video-Formate müssen durchgängig sein Kamera 720p 50 Ultra-Studio SDI – (entspricht Video-Karte im PC) Encoder-Einstellungen Server-Einstellungen Netzwerkeinstellungen Öffentliches Netz mit fester IP (Bei uns 193.196.117.20-99) Internes Netz mit 192.168.###.### Server mit öffentlicher IP 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Fehlerquellen - 2 Ungenügende Vorbereitung und Test Aufwand beim ersten Mal: Mindestens 1 Tag bis zum Test Abhängigkeit von anderen Personen Schlüssel Netzwerk Kabel Systemsteuerung Blackmagic-Ansteuerung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Fehlerquellen -3 Adapter muss beim „Hochlauf“ bereits eingesteckt sein. Media-Encoder als Administrator ausführen!!!! 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Live-Übertragung mit mehreren Kameras 4. Sem. Blackmagic-Design ATEM 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Was muss ich wissen? Kabel Software Hardware Update der Software und Test Verkabelungsplan mit Angabe der Länge USB 3.0 <3m Koax < 100m Netzwerkkabel < 120m 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de 27.11.2012 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Planung 11.12.2012 8:30 – 13:00 Signalverarbeitung in den Medien – Ort: Sendestudio Schloss Aktuelle Termine Studium: verbindlich immer der LSF-Server wird von Frau Kronauer betreut 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Raumplan Beispiel Hemingway Multicore Nah Details Totale Gesang SAX Schlagzeug Klavier Multicore Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.›
DI-BOX Direct Injection Signalanpassung (Eingangswiderstand) Unsymmetrisches symmetrisches Hochohmig niederohmig mit Pegelverlust Galvanische Trennung 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Widerstand, Spannung, Strom 10V Wieviel Spannung fällt an jedem Widerstand ab? 3,3V U=R*I I=U/R=10V/3kΩ=3,3mA U3=R*I=1kΩ*3,3mA=3,3V 1kΩ U2 1kΩ U3 1kΩ 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Leistung – Energie/Arbeit P=U*I W=P*t 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Klartecnic.com 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Aktiver Splitter 1 in 3 / 8 in 24 output splitter Timo, Simjon, Julia
Passive Splitter
Active Splitter
Palmer PRMLS (Antje, Eva-Maria, Judith) (PA) http://www.palmer-germany.com/pro/de/Line-Splitbox-4-Kanal-PRMLS.htm
Isolated Splitter
Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.› MU.T.T.I. - Palmer PLI-02 Palmer PLI-02 – Leonie, Andrea Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.›
Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.› ISO.L.D.E. für Audio Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.›
HDTV-Lehrvideos von KMT (PA) über MU.T.T.I ISO.LD.E. SB12-MINI mit 30m Splitboxen Aufbau der Videos: ca. 1:30 bis 2:30 Intro Hauptteil Wo, warum und wie? Einsatzfälle und Anschlüsse Evtl O-Töne – Technische Hintergründe Outro Prof. J. Walter, HsKa, Stand: 03.07.2012 Folie Nr. ‹Nr.›
Stecker und Buchsen (PA) Leska, Constanze, Markus, Evelyn, Yulia 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de R.U.D.I (PA) Tatjana, Julia 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de Multicore-Kable (PA) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Audio-Video-Drehbuch (PA) Off-Text vorbereiten 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Vorlesung Produktionstechnik + Signalverarbeitung Hemingway 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Dokumentation – Constanze (PA) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
FS100 – Produktion – Eva (PA) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Band – Audio – Leonie (PA) 02.10.2012 Prof. Jürgen Walter, www.kmt-karlsruhe.de
Vielen Dank Ich hoffe, es hat Ihnen Spaß gemacht und bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit.
Anhang
Zeitbereich - Frequenzbereich Darstellung der Amplitudenmodulation im Frequenzbereich mit HP VEE
Zeitbereich - Frequenzbereich 08:00 11:00 14:00 17:00 20:00 08:10 11:10 14:10 17:10 20:10 08:20 11:20 14:20 17:20 20:20 08:30 11:30 14:30 17:30 20:30 08:40 11:40 14:40 17:40 20:40 08:50 11:50 14:50 17:50 20:50 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 09:10 12:10 15:10 18:10 21:10 09:20 12:20 15:20 18:20 21:20 09:30 12:30 15:30 18:30 21:30 09:40 12:40 15:40 18:40 21:40 09:50 12:50 15:50 18:50 21:50 10:00 13:00 16:00 19:00 22:00 10:10 13:10 16:10 19:10 22:10 10:20 13:20 16:20 19:20 22:20 10:30 13:30 16:30 19:30 22:30 10:40 13:40 16:40 19:40 22:40 10:50 13:50 16:50 19:50 22:50 Ab 8:00 alle 10 Minuten bis 22:50
Fourierreihe - Fouriertransformation Zur Erklärung der Amplitudenmodulation / Übertragungsverhalten von Systemen Mathematische Grundlagen für die Systemtheorie bleiben identisch Aber: Darstellung / Simulation auf dem Rechner Verbindung zur Mikrocomputertechnik
Zusammenhänge Fourierreihe – DFT Komplexe Schreibweise Amplitude der n-ten Schwingung Periodendauer Unendlich Amplitude der m-ten Schwingung Abtasten Digitalisierung
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