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Schule > Informatik > Betriebssysteme und Software > Audio - Informationsverarbeitung durch Akustische Signale

Aufgabe: Informieren sie sich über Grundlagen der Informationsverarbeitung durch Akustische Signale (Lehrbuch, Web-Online - Fernplattform)
Grundlagen und Informationsverarbeitung

Gliederung
1.Klären Sie den Audio - Begriff.
2.Wie hört der Mensch?
3.Wie lassen sich akustische Signale in digitaler Form darstellen?
4.Welche Audioformate sind verbreitet? Beschreiben Sie die Formate und die Kürzel.
5.Was bedeutet Kompression, beschreiben Sie diese für eingewähltes Audioformat.
6.Welche Bedeutung haben Sampleraten?
7.Welche Informationen finden sich im ID3-Tag?
8.Quellen

1.Klären Sie den Audio - Begriff
Def.: Der Medientyp Audio (Audio: ich höre) beschreibt die Informationsvermittlung durch Töne. Töne werden durch Lautsprecher wiedergegeben!

2.Wie hört der Mensch?
Um Hören zu können braucht es zu allererst einen Schallauslöser. Hier zum Beispiel ein Mikrofon. - Die Schallwelle wird dann im Gehörgang zum Trommelfellweitergeleitet. - Das Trommelfell vibriert und leitet den Gehörknöchelchen die Frequenz. - Die drei Knöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel schwingen jetzt mit dieser Frequenz. - Der Hammer wandelt die Schallwellen nun in Wasserwellen um, denn die Gehörschnecke ist gefüllt mit einer Flüssigkeit. - In der Schnecke befinden sich viele Härchen, die von einer Seite auf die andere Seite gespannt sind. - Die kleineren Fasern an der Basis sind stärker - Wenn diese Wasserwelle jetzt durch die Schnecke geht bringt diese Welle genau ein Härchen zu schwingen, und zwar das, das die gleiche Frequenz wie die Wasserwelle hat. - An jedem Härchen ist ein Nervenstrang befestigt, der jedes Mal wenn das Härchen schwingt, einen Nervenimpuls an das Hirn weiterleitet. Wie das jedoch im Hirn funktioniert, dass wir tatsächlich hören, weiß niemand, weil das Hirn eines Menschen so komplex ist.                                                             Mündliche: Sprachproduktion: Im Wernicke-Zentrum (1) wird wohl die Grundstruktur der Äußerung erzeugt. Im Broca-Zentrum erfolgt die sprachlich-grammatische Umsetzung. Im motorischen Feld werden die Signale zur Steuerung der Sprechorgane erzeugt. Verarbeitungsprozesse: beim Vorlesen: In der Sehrinde (2) werden die empfangenen visuellen Signale unter dem Aspekt sprachlicher Informationen verarbeitet und an das Wernicke-Zentrum weitergeleitet. Im Broca-Zentrum erfolgt die sprachlich-grammatische Umsetzung. Im motorischen Feld werden die Signale zur Steuerung der Sprechorgane erzeugt. Mündliche Sprachrezeption: Die akustischen Signale gelangen vom Ohr in die Hörrinde (3) und werden von dort ans Wernicke-Zentrum (1) weitergeleitet. Im Broca-Zentrum erfolgt die sprachlich-grammatische Umsetzung. Weg des aufgenommenen Ton

3.Wie lassen sich akustische Signale in digitaler Form darstellen?
Um ein analoges Signal, dass im Grunde nichts anderes als eine sich mit der Zeit ändernde elektrische Spannung ist, erst einmal speichern zu können, muss es digitalisiert werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers. Das 2 bedeutet, dass es in bestimmten Zeitabständen abgetastet wird (Quotisierung). Der gemessene Wert wird als Sample (Abtastung) gespeichert. Da es im Gegensatz zur analogen Welt (reelle Zahlen) in der digitalen Welt nur diskrete Werte (ganze Zahlen) gibt, entsprechen die einzelnen Samples nicht immer genau dem Analogsignal. Die Folge aller Samples gibt daher ungefähr das analoge Signal wieder. Der beim Abtasten entstehende Quantisierungsfehler wird vom menschlichen Gehör als Rauschen (Quantisierungsrauschen) wahrgenommen.

4.Welche Audioformate sind verbreitet?
Beschreiben Sie die Formate und die Kürzel! Def.: Musikdateien werden Ihnen im Lauf der Zeit in den unterschiedlichsten Dateiformaten begegnen. Die bekanntesten Vertreter sind Audiodateien (Endung .wav) und MP3-Dateien (.mp3). Weitere sind: aif (Apple Interchance File Format) wav (Windows) au (Sun Audio) Das Wave-Format (Audio) Audio-Dateien legt das Betriebssystem Windows in Form von Wave- Dateien (Dateien mit der Endung .wav) auf Ihrem Rechner ab. Wave- Dateien beschreiben die Wellenform eines akustischen Signals mit Hilfe von Zahlen (mit den Ziffern 0 und 1). Möchten Sie nun ein Musikstück auf Ihre Festplatte aufnehmen oder selbst einen Song einspielen, so wird das analoge Eingangssignal in gleichmäßigen Abständen abgetastet. Den dabei ermittelten Wert bezeichnet man als Sample-Wert. Bei CDQualität beträgt die Abtastrate (Samplerate) 44100 Hz; das heißt, das Signal wird pro Minute 44100-mal abgetastet.  Def.:ist ein Dateiformat zur verlustbehafteten Audiodatenkompression. MP3 bedient sich dabei der Psychoakustik mit dem Ziel, nur für den Menschen bewusst hörbare Audiosignale zu speichern. Dadurch wird eine Datenkompression möglich welche die Audioqualität nicht oder nur gering beeinträchtigt. Das Format ist ein indirekter Vorgänger qualitativ und funktionell überlegener Formate wie AAC (proprietär) oder Vorbis (frei) Mp3 Abkürzung für MPEG-1 Audio Layer 3 Meißte verwendung an MP3 PLayern

5.Was bedeutet Kompression, beschreiben Sie diese für eingewähltes Audioformat.
Möchte man die Größe einer Audiodatei für eine schnelle Übertragung verkleinern, so hat man zwei Möglichkeiten zur Auswahl: 1. Man kann die Datei entweder anhand bestimmter Programme packen, oder man kann unnötige Informationen weglassen, 2. Man kann Audiodaten auch verkleinern in dem man sie Huffman-kodiert. Dies erlaubt,mehrfach vorkommende gleiche Signalfolgen zu einem zusammenzufassen. Benötigte Programme: WinRar WinZip

6.Welche Bedeutung haben Sampleraten?!
Sampleraten werden in kHz und in Bit angegeben! Die Samplerate gibt an, wie oft das Audiosignal in der Sekunde abgetastet wird (Muss doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenz des abgetasteten Signals.

7.Welche Informationen finden sich im ID3-Tag?
Als ID3-Tag bezeichnet man ein Format für Zusatzinformationen (Metadaten), die in Audiodateien des MP3-Formats enthalten sein können. ID3 steht für Identify an MP3; der englische Begriff Tag bedeutet soviel wie Schildchen oder Etikett. Zusatzinformation im Titel

8.Quellen
http://home.t-online.de/home/pe.meierkord/formate.htm [wild] http://www.wildwechsel.de/musik/soundblaster/formate.htm http://www.tecchannel.de/multimedia/58 [goethe02] http://geothe.ira.uka.de/seminare/redundanz/vortrag14 www.wikipedia.de www.einsteins-erben.de www.m-ww.de

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