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Digitale Signalverarbeitung (Subject) / Fragenkatalog (Lesson)
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- Beschreiben Sie das Abtasttheorem Um Zeitkontinuierliche Signale in ein Zeitsiskretes Signal umzuwandeln, muss das Eingangssignal mit der doppelten Bandbreiten-/Grenzfrequenz des Signals abgetastet werden, um es hinterher wieder voll zu rekosntruieren.
- Was bewirkt bzw. was erhällt man nach einer Abtastung? Um ein Zeitkontinuierliches Signal in ein Zeitdiskretes Signal umzuwandeln
- Wie wird eine Abtastung rechnerisch vorgenommen? Durch die Multiplikation des Eingangssignals mit der Summe von, in gleichem Abstand vorkommenden Dirac-Impulsen.
- Was tritt auf, wenn die Abtastfrequenz zu niedrig ist? Es treten Alliasing Effekte auf. Dies sind Überlappungen im Frequenzspektrum im Bereich der Grenzfrequenz des Signals.
- Wie wird ein abgetastetes Signal rekunstruiert? Mit einem nachgeschaltetem Tiefpassfilter, welches einen Durchlassbereich von -Fg und +Fg hat
- Erläutern Sie den Unterschied zwischen Einheitsimpuls und Einheitssprung Einheitsimpuls: Delta, ist ein Dirac-Stoß, der Fläche = 1. Die Antwort auf ein Übertragungssstem, auf dessen Eingang ein Einheitsimpuls gegeben wird heisst Impulsantwort. Der Einheitssprung epsilon, ist eine Heavyside Funktion, die ab t0 den Wert eins hat.
- Ab wann kann ein Signal nicht mehr fehlerfrei übertragen werden? Nachdem ein Signal quantisiert wurde führen Quantisierungsfehler dazu, dass das Signal nicht mehr fehlerfrei rekonstruiert werden kann.
- Welche 2 Arten der Quantisierung Kennen Sie? lineare- und nichtlineare Quantisierung
- Vor- und Nachteile für eine lineare- und nicht-lineare Quantisierung Bei der nichtlinearen Quantisierung können besonders wichtige Bereiche können höher aufgelöst werden
- Wieviele Bits werden bei 128 Ersatzwerten benötigt? 7 bit
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- Wie hoch werden Audiosignale quantisiert? 8bit pro Kanal = 16bit
- Wie hoch werden Bildsignale quantisiert? 8bit pro Kanal = 24bit
- Beschreiben Sie Sinngemäß die Entropie -Entropie stellt den mittleren Informationsgehalt dar -Der Entscheidungsgehalt kann reduziert werden, indem die redundanz verringert wird bzw. durch geeignete Verfahren eingespart wird -Das Signal kann nach der reduzierung noch fehlerfrei übertragen werden -es werden variable Codewortlängen verwendet um Redundanz einzusparen -Diese Verfahren zur Reduzierung der redundanz sind statistische Verfahren
- Beschreiben Sie den Huffmann Code + Bsp. Fehlerfreies Kodierungsverfahren, um Redundanzen zu verringern, um Kodierungsgewinn zu erzielen. -Symbole werden der Häufigkeit nach sortiert und paarweise zusammengefasst.
- Beschreiben Sie die Shannon-Fano Codierung + Bsp. Fehlerfreies Kodierungsverfahren, um redundanzen zu reduzieren. Shannon geht davon aus, dass ein Symbol 50% des Häufigkeit ausmacht
- Beschreiben Sie RLC + Bsp. RLC fasst gleiche aufeinanderfolgende Sysmbole, ab n>3 zusammen und überträgt vor der Zahl ein Steuerzeichen, der die Folge kenntlich macht
- Welche Kodierungsmethoden gibt es unter RLC? 1. 1Bit für die Box-Nummer (255,9,12) 255=Steuerzeichen,9=Anzahl,12=Symbol. 2. Bitmuster für die Beschreibung der runsd (1000010,9,12,.,.,.,3,7,) 3. Minuszahl für die Einzelwerte (9,12,-4,.,.,.)
- Beschreiben Sie allgemein das Verfahren der Prädiktion lineare Prädiktion ist die dekorellation von aufeinanderfolgenden Signalwerten durch Vorhersage und damit verbundener Varianzverringerung. y[n]=x[n]-^s[n] ^s[n]=Schätzwert -> eine Funktion aus vorherigen eingangswerten
- Woraus besteht bzw. welche Eigenschaften hat der Prädiktor? - fester startwert, meisstens bei null -besteht aus einer festen Formen/algorithmus -nach ca. 200 Werten muss eine synchronisation stattfinden
- Was ist die Varianz eines Signals? Die Varianz ist ein quatdratisches MAß der Streuung um den Mittelwert herum. Je größer die Varianz umso mehr bits müssen für die Kodierung aufgewendet werden.
- Was ist die Autokorrelation? Die Autokorellation ist die Übereinstimmung oder Ähnlichkeit eines Signals mit sich selbst zu einem späteren Zeitpunkt(statistische Abhängigkeit). Man verschiebt das Signal um eine bestimmte Zeit und multipliziert es mit dem original Signal
- Was sind die Vorteile von DPCM? - stabiler als PCM durch die Rückkopplung - Der Differenzwert wirkt fehlerkorrigierend -Nur der Differenzwert wird übertragen -Prädiktor greift vor der Quantisierung ein
- Was hat z. B. die Psychoakustik mit der Datenreduzierung zu tun? Durch Empfängerabhängige Übertragung, können Daten Reduziert werden, die zwar Fehlerbehaftet sind, jedoch für den Empfänger keinen Verlust darstellt
- In welchem Frequenzbereichen hört das menschliche Gehör? ab 20Hz bis zu 20kHz
- Nennen und erläutern Sie die 2 Maskierungseffekte bei mp3 Maskierung im Frequenzbereich und im Zeitbereich -F: Bei einer gewissen Amplitude in einem Frequenzbereich, werden andere Frequenzen vom menschlichen Gehör nicht wahrgenommen oder ausgeblendet. -Z: Bei hohen Amplituden benötigt das Gehör eine gewisse Zeit um sich anzupassen. Auch diese Bereiche können maskiert werden um eine Datenreduzierung zu erreichen
- Was ist ein digitales Signal? Ein digitales Signal ist Wert- und Zeitdiskret
- Welche 4 Typen eines Signals gibt es? 1.Analog = Zeitkontinuierlich und Wertkontinuierlich 2.Wertdiskret und Zeitkontinuierlich 3.Wertkontinuierlich und Zeitdiskret 4. Zeitdiskret und Wertdiskret
- Welche Vorteile bringt die digitale Signalverarbeitung? Die Modellierung ist einfacher, da nur mit einer Zahlenfolge weitergearbeitet wird
- Welche 3 Arten der Fourier Transformation gibt es? 1. Fourier Transformation -> aus einer Zahlenfolge kommt ein kontinuierliches Spektrum heraus 2. Diskrete Fourier Transformation -> man erhällt ein diskretes Spektrum über eine Transformationsmatrix 3. Fast Fourier Transformation -> Hier wird ein rechenalgorithmus verwendet. Bedingung ist dass die Wortlänge eine 2erPotenz ist. Dies nennt man auch Butterflyeffekt
- Erläutern Sie das MPEG-Basis Modell - Es wird eine Frequenzanalyse gemacht (32 Kanäle), die sich in das psychoakustische Modell einführt. -Das Psychoakustische Modell hat dann einfluss auf die Quantisierung
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- Erläutern Sie das JPEG-Basis Modell JPEG arbteitet mit der DCT. Ein 8x8 Matrix die Zick-Zack Codiert wird. Anschließend erfolgt die Quantisierung und danach wir die Huffman codierung angewendet.
- Erläutern Sie die Frame Kodierung Es findet eine Vorprädiktion statt, die dann zusammen mit dem Bild die beiden Differenzwerte bildet -> I - B1 - B2 - P usw.
- Wie funktioniert eine vorprädiktion bei der Frame-Kodierung? Durch Speicherung von Werten mittels Puffe kann die Vorhersage stattfinden
- Wie wird der Datenstrom der Framekodierung realisiert? Durch Verschiebung der Blöcke
- Was ist P-Frame? Mit Hilfe eines Referenzmodells wird das neue Fenster mit dem alten verglichen. Häufige Anwendung findet dieses Verfahren bei moderationen in denen sich die Bilder häufig ähneln
- Welche 3 Methoden stellt P-Frame zur Verfügung? 1. Skipped -> Der Block des Bildes ist das gleiche 2. Bewegung -> Der Block des Bildes taucht an einer anderen Stelle auf 3. Neues Bild -> Ein komplett neuer Block wird übertragen
- Wie lautet die Faltungssumme? y[n] = Summe von i = -unendlich bis +unendlich von x[i]*h[n-i]
- Wie lautet die Formel der Diskreten Fourier Transformation? X(k)= Summe von n=0 bis N von x[n]+e^-j(2*pi*n*k)/N