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© Guido Kramann

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6 Digitale Audiotechnik als Anwendungsgebiet für Echtzeitsysteme

  • Heute stehen eine Vielzahl an Audiogeräten zur Verfügung, z.B. Soundkarten in PCs.
  • Diese sind aufgrund der spezifischen Anforderungen für Audioaufzeichnung und -wiedergabe bereits echtzeitfähig.
  • D.h. es ist gewährleistet, das innerhalb der geforderten Samplingzeitperiode die jeweils notwendigen Datenverarbeitungsschritte erfolgen.
  • Einerseits ist der digitale Audiobereich deshalb ein interessantes Anwendungsgebiet für Echtzeitsysteme.
  • Andererseits ist es sinnvoll die verfügbaren Echtzeitsysteme aus dem Audiobereich im technischen Umfeld nutzen zu können.
  • Beide Möglichkeiten sollen in diesem Kapitel exemplarisch behandelt werden.
  • Die Digitalisierung von Audiosignalen bei Aufzeichnung und Wiedergabe erfolgt zeit- und ortsdiskret.
  • Das heißt für die Aufnahme, dass die Abtastung eines Signales in festen Zeitabständen und erfolgt, aber auch die Signalamplitude wird mit einer bestimmten diskreten Auflösung aufgezeichnet:
Zeit- und ortsdiskrete Abtastung eines Audiosignals.

Bild 6-1: Zeit- und ortsdiskrete Abtastung eines Audiosignals.

  • Im digitalen Audiobereich sind gängige Zeitabstastraten (Samplingfrequenzen): 11025Hz, 22050Hz, 44100Hz und 88200Hz.
  • Als Auflösung für die Amplitude werden 8Bit, 16Bit und 24Bit verwendet.
  • Typisch ist eine Samplingfrequenz von 44100Hz und eine Amplitudenauflösung von 16Bit (CD-Qualität).
  • Bei einer Stereoaufzeichnung von einer Sekunde Dauer ohne Komprimierung fallen dann Datenmengen von 44100*4 Byte = 176400Byte an.
  • Die maximale Datenkapazität von Audio-CDs wurde so festgelegt, dass Beethovens 9. Symphonie auf einer CD passen sollte.
Aufgabe
  • Für die vier Sätze dieser Symphonie sind bei einer Einspielung von Claudio Abbado folgende Zeiten angegeben:
  • 1. Satz: 15'24'', 2. Satz: 13'50'', 3. Satz: 13'57'', 4. Satz 22'45''.
  • Welche Datenmenge fällt unter obigen Bedingungen hier an (Stereo, 44.1kHz, 16Bit)?