MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG Von der Theorie zur Anwendung

= MULAC: Multipliers in Acoustics Was ist ein Multiplier? x Internationales Forschungs-Projekt (Österreich, Frankreich, Belgien) Was ist ein Multiplier? Original Maske frequency time x time frequency =

Mathematische Definition: Frame Multiplier

Mathematische Aussagen: Frame Multiplier Diese werden formal bewiesen! Zum Beispiel:

Entwicklung von Algorithmen: Beste Approximation durch Multiplier:

Entwicklung von Algorithmen: Benutzeroberfläche Siehe STx!

Anwendung: MP3 MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) ist ein Dateiformat zur Audiodaten-Kompression. Es werden nur für den Menschen bewusst hörbare Audiosignale gespeichert. Diese Daten-Kompression beeinträchtigt die Audioqualität nicht oder nur gering. Es bedient sich der folgenden Algorithmen: Signalverarbeitung (andere Anwendungen: Mobiltelefone, UMTS, digitales Fernsehen, etc.. ein technisches und mathematisches Wissenschaftsfeld) Irrelevanz Photo von Focus.de

Irrelevanz / Maskierung Die Anwesenheit eines Reizes, des Maskierers, reduziert die Wahrnehmung eines anderen, des Ziels. Eine Audio-Komponente, etwa eine Frequenz, verdeckt eine andere. Irrelevanz Filter: Sucht jene Komponenten in einem Audio-Signal, die von Menschen nicht wahrgenommen werden. Typische Anwendungen: Daten-Kompression / Komprimierung Sound Design Vordergrund-Hintergrund-Trennung (etwa bei Orchester-Aufnahmen) Verbesserung von Sprach- bzw. Musikwahrnehmung

Irrelevanz / Maskierung Menschliches Ohr: Anregung auf Basilar-Membran: Bild aus: S. A. Gelfand, Essentials Of Audiology, Thieme New York (1997) Summe zweier Komponenten (in logarithmischer Skala): Bild aus: S. A. Gelfand, Essentials Of Audiology, Thieme New York (1997) Bild aus: M. van der Heijden, A. Kohlrausch, Using an excitation-pattern model to predict auditory masking, Hear Res. 1994 Oct;80(1), pp. 38-52. (1994)

Algorithmus: Simples Anregungsmodell: Anwendung auf Spektrum: Amplitude Anwendung auf Spektrum: Amplitude Frequenz Summation (durch Faltung): Amplitude Frequenz Frequenz

Algorithmus: Originalsignal: Gefiltertes Signal: Differenz:

Algorithmus: Adaptiver Gabor Frame Multiplier:

Erweiterung: Verwendung eines Zeit-Frequenz Maskierungs-Modells Gemessene Zeit-Frequenz Maskierungs-Wirkung (eines Gauss-Tons)

Kopfbezogene Übertragungsfunktionen (HRTFs) Messung: Anwendungen: Virtuelle Realität (z.B. in Computerspielen)

Multiple Exponential Sweep Methode (MESM) Rauschen Signal Nicht-lineare Effekte Multiplier: Vortests zeigen, dass diese Methode durch Multiplier verbessert werden kann.