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BIBEBUVABSc in Elektro- und KommunikationstechnikKlangaufwertung mit digitaler SignalverarbeitungTechnische Informatik und ICT / Betreuer: Prof. Dr. Daniel von Grünigen, Ivo OeschExperte: Peter RichliDie Anwendung der digitalen Signalverarbeitung in der Audiotechnik ist heutzutage weit verbreitet.Aus persönlicher Motivation ist die Aufgabe entstanden, ein DSV-Echtzeitsystem zu entwickeln, das einMikrofonsignal mit einem Multibandfilter aufwertet. Diese Aufwertung hat zum Zweck, das Klangvolumeneiner Bassdrum zu verbessern. Die Anforderungen an das System sind primär durch die Ansprüche desMusikers gegeben. Das Resultat dieser Arbeit ist ein funktionstüchtiger Prototyp, der dank standardisierterSchnittstelle Anwendung in der Audiotechnik findet.Lukas Röthlisbergerluk.roethlisberger@gmail.comAusgangslageDie Aufgabe, ein Schlagzeug miteiner Lautsprecheranlage zu verstärken,bringt diverse Schwierigkeitenmit sich. Es brauchtspezielle Mikrofone für die Instrumentenabnahme,sowie eine geeigneteSignalverarbeitung, umden gewünschten Klang zu erzeugen.Ich habe mir die Aufgabe gestellt,den Prototypen eines DSV-Echzeitsystems zu entwickeln,welcher für den Live-Einsatz aufder Bühne geeignet ist. Der Prototypist speziell auf die Bassdrum(grosse Pauke) ausgelegt unddient dazu, das Mikrofonsignal soaufzuwerten, dass ein möglichstkompakter, druckvoller Klang entsteht.VorgehenUm die Anforderungen an dieHardware des Prototyps abzuklären,war zunächst eine genaueAnalyse notwendig. Es galt hauptsächlichzwei Aspekte zu beachten.Erstens, die Definition derSignalverarbeitung. Dazu gehörtein erster Linie eine Signalanalyse,um herauszufinden, welche Frequenzanteileim Mikrofonsignalvorhanden sind und wie diese zuinterpretieren sind. Zweitens, dieAlgorithmen der Signalverarbeitung.Es mussten geeignete Filterstrukturengefunden werden, dieeinerseits einfach zu parametrisierensind und anderseits die geforderteSignalverarbeitung ermöglichen.Für diesen Prozess hat sichMATLAB als ein sehr nützlichesWerkzeug erwiesen. Als möglicheKandidaten für die Signalverarbeitungkamen das Peak-Filter, sowiedas Frequenzabtastfilter in Frage.Durchgesetzt hat sich das Frequenzabtastfilter,das im Gegensatzzum Peak-Filter einen linearenPhasengang aufweist undnicht rekursiv ist. Es entstand eineinfaches MATLAB-GUI zur Simulationdes Frequenzabtastfilters,um die richtige Filterordnung undAbtastfrequenz herauszufinden.Bei der Implementation der Signalverarbeitungkonnte für einigeAufgaben auf die TMS320C55xDSP Library von Texas Instrumentszurückgegriffen werden.AufbauDas Herzstück des Prototypenbildet das TMDX5505EZDSP DevelopmentTool von Texas Instruments.Sämtliche Systemressourcen,wie Benutzerschnittstelle,Audio-Codec und Audio-Schnittstellensind über eine Erweiterungsplatinemit dem DevelopmentTool verbunden. Um denPrototyp vor mechanischen Belastungenzu schützen, wurde er inein stabiles Aluminium-Profilgehäuseeingebaut. Die Integrationin ein bestehendes System, z. B.eine PA-Anlage erfolgt über einestandardisierte Schnittstelle.ResultatDie Erkenntnisse der Signalanalyseund Filterevaluation liefertendas notwendige Wissen, um diegewünschte Signalverarbeitungauf dem Signalprozessor zu implementieren.Das Ergebnis ist einbenutzerfreundlicher Prototyp, derauf seinen ersten erfolgreichenEinsatz wartet.Prototyp130 ti.bfh.ch