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MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG

MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG. Von der Theorie zur Anwendung. frequency. frequency. time. time. MULAC: Multipliers in Acoustics. Internationales Forschungs-Projekt (Österreich, Frankreich, Belgien) Was ist ein Multiplier?. Original Maske. x. =.

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MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG

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Presentation Transcript

  1. MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG Von der Theorie zur Anwendung

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

  3. Mathematische Definition: Frame Multiplier

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

  5. Entwicklung von Algorithmen: Beste Approximation durch Multiplier:

  6. Entwicklung von Algorithmen: Benutzeroberfläche Siehe STx!

  7. 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

  8. Irrelevanz / Maskierung • 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

  9. 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)

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

  11. Algorithmus: Originalsignal: Gefiltertes Signal: Differenz:

  12. Algorithmus: Adaptiver Gabor Frame Multiplier:

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

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

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

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