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MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG
MATHEMATIK UND AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG
Von der Theorie zur AnwendungVon der Theorie zur Anwendung
MULAC: Multipliers in AcousticsInternationales Forschungs-Projekt (Österreich, Frankreich, Belgien)
Was ist ein Multiplier?
fre
qu
en
cy
time
=
time
fre
qu
en
cy
Original Maske
x
Mathematische Definition: Frame Multiplier
Mathematische Aussagen: Frame MultiplierDiese 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
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:
Summe zweier Komponenten (in logarithmischer Skala):
Anregung auf Basilar-Membran:
Bild aus: S. A. Gelfand, Essentials Of Audiology, Thieme New York (1997)
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:
Summation (durch Faltung):Frequenz
Frequenz
Frequenz
Am
plitu
de
Am
plitu
de
Am
plitu
de
Algorithmus:
Differenz:
Gefiltertes Signal:
Originalsignal:
Algorithmus: Adaptiver Gabor Frame Multiplier:
Erweiterung:
Verwendung eines Zeit-Frequenz Maskierungs-Modells
Gemessene Zeit-Frequenz Maskierungs-Wirkung (eines Gauss-Tons)
f
t
A
Kopfbezogene Übertragungsfunktionen (HRTFs)
Messung:
Anwendungen: Virtuelle Realität (z.B. in Computerspielen)
Multiple Exponential Sweep Methode (MESM)
Multiplier:Vortests zeigen, dass diese Methode durch Multiplier verbessert werden kann.
Rauschen
Signal
Nicht-lineare Effekte
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