Medien-Technik
Digital Audio
Medientyp digital audio
representationAbtastfrequenz /sampling frequency
Quantisierung (Bittiefe)
Anzahl der Kanäle/Spuren
Interleaving bei Mehrkanal
Positiv/negativ
Codierung
operationsSpeicherung
Zugriff auf Sequenzen
Editieren
Klangeffekte
Konvertierung
PulseCodeModulation
Medien-Technik
Sampling
Originalkurve
Sample 44,1 kHz
1 kHz 10 kHz
Signal in Intervallen abtastenund digitalisieren
Shah-Funktion
Medien-Technik
Sampling
440 Hz-Ton„fade in“
Medien-Technik
Sampling
Spektrumberechnet mitFast FourierTransform FFT
440Hz
Medien-Technik
Abtast-Theorem:Ist fmax die höchstevorkommende Frequenz,so kann eine mitmindestens doppelterFrequenz abgetasteteKurve exakt rekonstruiertwerden.(Shannon, Nyquist)
Anmerkung:... wenn keineQuantisierungsfehlervorhanden sind !
Medien-Technik
Tiefpass-Filter ADC Digitale
Verarbeitung DAC TiefpassFilter
AnalogesEingangs-Signal
DigitaleSamples
Frequenz-begrenztesAnalogsignal
DigitaleSamples
Treppchen-signal
AnalogerAusgang
Taktgeber
Analog-Digital-Analog-Verarbeitungskette
Medien-Technik
44,1 kHz Samplingfrequenz, 16 Bit Tiefe, Stereo
Dateigröße: 44.100 * 2 * 20 * 2 = 3.528.000 Byte
44100pro s
16 Bit =2 Byte
Dauer20 s
Stereo2 Kanäle
CD-QualitätCa. 175 kB/s
Medien-Technik
11,025 kHz Samplingfrequenz, 16 Bit Tiefe, Stereo
Dateigröße: 11.025 * 2 * 20 * 2 = 882.000 Byte
11025pro s
16 Bit =2 Byte
Dauer20 s
Stereo2 Kanäle
44 kB/ss
Grenz-frequenz
nahe 5,5 kHz
Medien-Technik
22,050 kHz Samplingfrequenz, 8 Bit Tiefe, Stereo
Dateigröße: 22.050 * 1 * 20 * 2 = 882.000 Byte
22050pro s
8 Bit =1 Byte
Dauer20 s
Stereo2 Kanäle
44 kB/s
Medien-Technik
Quantisierungsfehler
Genauigkeit der Messwertehängt von der Samplingtiefe ab
Medien-Technik
Sampling
Samplingtiefenund Bitraten
Beispiel: Audio-CD2 KanäleSamplingtiefe 16 Bit44100 Samples/s2*2 Byte*44100/s = 176400 Byte/s
Beispiel: ISDN-Telefonie64 kBit/sec
DAT /DV48 kHz, 16 Bit, 2 Kanäle
Sprache: Frequenzen < 4kHzUKW-Rundfunk bis 15 kHzCD-Qualität bis ca. 20 kHz
Abtastrate legt definitiv höchsteübertragbare Frequenz fest
Je höher die Samplingtiefe,um so exakter wird das Signalabgetastet.
Medien-Technik
0
1
23 Quantisierungsfehler
gleichverteilt
USS
12 −= n
SSUQ 2Q±
2
12QN ≈R
URUU
IUN
2
*
*
=
=
=
ElektrischeLeistung:
0t
Aus dem Quantisierungsfehlerresultierende Störleistung:
2Q
( ) tt
QtU02
=
( )( )0
2
0
0
t
U t dtN
t∅ ≈�
( )( )0
0
0
2
0
0
2 2
200
0
22
30 0
320
30
4
4
4 3
t
t
t
U t dtN
t
Q t dttt
Q t dtt
tQt
∅ =
=
=
=
�
�
�
Störleistung auf Grund diskreter Quantisierung
Medien-Technik
0
1
23USS
2
121
SSUS =
Signal-Leistung bei gleich-verteilten Werten 0..USS
Störabstand dB:
( )( )210 lg 10 lg 2 1 20 lg 2 6 dBnS n n
N� � = − ≈ ≈� �� �
+1 Bit Sample-Tiefe+ 6 dB Störabstand16 Bit etwa 100 dB
Störabstand = Signalleistung / Störleistung
12nssU −= 12
2QN =
( )2
2
2
1212*12
−== nSS
QU
NS
Störleistung
2
121
SSUS = Nutzleistung
Nutzleistung:Störleistung
Medien-Technik
Sampling: Leise Stellen
1 Rauschen und Knisternbei geringer Samplingtiefe
NichtlinearesAbtasten A-law
µ-law-Abtastung
Medien-Technik
Codecs: Coder/Decoder
Medien-Technik
Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“Dr. Manfred JackelStudiengang ComputervisualistikInstitut für InformatikUniversität Koblenz-LandauRheinau 156075 Koblenz
© Manfred JackelE-Mail: [email protected]: www.uni-koblenz.de/~jkl
mtech.uni-koblenz.de
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