Wavepurity Adventskalender

Öffnen Sie jeden Tag ein Türchen. Hier warten 24 kleine Tipps und Tricks auf Sie, die Ihnen den Umgang mit der Software WavePurity erleichtern und Ihnen kleine Ratschläge zum Thema Audiorestauration geben.

03. Dezember 2017

 

Video Tutorial: Wavepurity Assistenten

Dieses Tutorial erläutert Ihnen die verschiedenen in der Software integrierten Assistenten und wie diese Ihnen bei der Audioaufnahme und Audiorestauration behilflich sind.

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Tipps & Tricks: Was verbirgt sich hinter den Begriffen DNR, DFT, FFT, MDCT ?

Im Zusammenhang mit Rauschminderung und Signalverarbeitung fallen oft die Begriffe DNR, DFT, FFT, MDCT. Was bedeuten diese Begriffe?

Es gibt verschiedene Verfahren zur Rauschminderung in Audiosignalen. Es gibt zwei generelle Ansätze dazu.

Erstens kann man entsprechende Audiofilter einsetzen, welche das Rauschen direkt aus dem digitalisierten Audiosignal entfernen. Ein Beispiel dafür ist das Verfahren DNR (Dynamic Noise Reduction). So ein Filter kann in einem Gerät auch in rein analoger Schaltungstechnik realisiert werden.

Zweitens gibt es Verfahren, welche das Rauschen dadurch entfernen, indem sie die spektrale Darstellung des Audiosignals analysieren und entsprechend korrigieren. Um ein solches Verfahren einsetzen zu können ist eine Transformation des digitalisierten Audiosignals in sein Frequenzspektrum notwendig. Dieser Vorgang muss dann Block für Block geschehen. Nach Analyse und Korrektur des Spektrums eines solchen Blockes wird das Ergebnisspektrum zurück transformiert in ein digitalisiertes Audiosignal.

Das technische Verfahren zur Umrechnung eines digitalisierten Signals in seine Frequenzanteile (Frequenzspektrum) nennt man DFT – Diskrete Fourier Transformation. Eine rechentechnisch effizientere aber funktionell identische Variante dieses Verfahrens ist dann die FFT – Fast Fourier Transformation.

Das Verfahren FFT ist zwar im Grunde genommen geeignet für die notwendigen Transformationsschritte, hat aber den Nachteil, das an den Randbereichen eines Signalblockes bei der Rücktransformation der Frequenzen in den Ergebnissignalblock eine Ausfransung des Signals entsteht. Das kann bei einem Audiosignal sehr unangenehme Artefakte erzeugen.

Ein verbessertes Verfahren, welches diese Artefakte kompensiert ist die sogenannte MDCT – Modifizierte Cosinus Transformation. Das Verfahren wurde 1986 von J. Princen und A. Bradley entwickelt und wird heute als Standardverfahren der Filterbankanalyse/-synthese im Audioformat MP3 benutzt. Dieses Verfahren ist sehr gut geeignet, um ein kontinuierliches Musiksignal blockweise zu transformieren in seine Frequenzanteile und zurück. MDCT ist eine lineare orthogonale überlappende Transformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich ähnlich wie FFT, wobei allerdings die Idee einer Kompensation der Überlappungsartefakte der einzelnen Signalblöcke ausgenutzt wird. Diese Technik nennt sich TDAC (time domain aliasing cancellation). MDCT arbeitet mit kritischer Signalabtastung, d.h. die einzelnen Blöcke sind 50% überlappend. Das bedeutet, dass ein einzelner Block der inversen MDCT nicht exakt dem Original entspricht, wenn aber aufeinanderfolgende Blöcke aus einem Datenstrom kombiniert werden, dann kompensieren sich die Artefakte der einzelnen Blöcke.

Noch ein paar Begriffsklärungen:

Frequenzspektrum oder Frequenzbereich nennt man einen Datenblock, der durch Transformation eines Audiosignalblockes entstanden ist. Dieses Frequenzspektrum enthält einzelne Datenpunkte, wobei jeder Datenpunkt für einen Wert (Amplitude) steht, den das aktuelle Signal (Audiosignalblock) bei einer bestimmten Tonfrequenz hat. Bei einem Audiosignal mit 44 kHz Abtastrate liegen diese einzelnen Tonfrequenzen des Frequenzspektrums dann im Bereich 0 bis 22 kHz.

Zeitbereich nennt man einen Blockausschnitt aus dem digitalisierten Audiosignal, also der Begriff steht für einen Datenblock von Audiosamples.

Viele Grüße
Ulf Schönherr
WavePurity Team