Fachhochschule Augsburg Fachbereich Elektrotechnik. Diplomprüfung SS 00
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- Steffen Hertz
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1 Fachhochschule Augsburg Fachbereich Elektrotechnik Name:... Diplomprüfung SS 00 Prüfungsfach : Prüfungszeit: 60 Min. Hilfsmittel: nichtprogr. TR Datum: Prüfer: Prof. Dr. C. Clemen Die Prüfung besteht aus 5 Aufgaben, von denen drei zu bearbeiten sind! Die Lösungen sind auf der Angabe und den ausgeteilten Zusatzblättern auszuführen; auf diese sind Name und Aufgabennummern zu schreiben. Ergebnisse ohne ersichtlichen Lösungsweg werden nicht gewertet. 1. Aufgabe a) Was versteht man unter MIDI? b) Zeichen Sie für den gezeigten Gerätepark die notwendigen MIDI- ( ausgezogene Striche; sowie in, out und thru Ein/Ausgänge ) und Audioleitungen (---- gestrichelt) in die Abbildung ein. PC Cubase Soundkarte Klangerzeuger Roland D-110 Sampler,Klangerzeuger Akai S 2000 Analog-Mischpult Effektgerät Masterkeyboard Tonband Mikrofon Seite 1 von 5
2 c) Erläutern Sie für MIDI die Datenübertragungsart ( Hilfe: f Bit = Bit/Sek) und das Protokoll am Bsp. für einen Note on - Befehl: d) Der Tonerzeuger Roland D-110 besitzt 8 Klangmodule und einen Rythmus-Modul (Schlagzeug). Die Klangfarbe (Instrument, Stimme) eines Klangmoduls wird aus bis zu vier sog. Partials aufgebaut. Das sind entweder Synthesizer Klanggeneratoren oder PCM-Klanggeneratoren. Bis zu 32 Partials können gleichzeitig erzeugt werden. Wenn man nur Stimmen verwendet, die aus zwei Partials aufgebaut sind, so können bis zu 16 Töne, aufgeteilt auf die Klangmodule und den Rythmus-Modul gleichzeitig angespielt werden. Aufgrund der MIDI-Übertragung entsteht aber ein Zeitversatz zwischen den einzelnen Tönen. Berechnen Sie für diesen Fall (16 Töne) den Zeitversatz zwischen dem ersten und letzten wiedergegebenen Ton. Ist dieser Zeitversatz hörbar? 2. Aufgabe a) Welche Mikrophontypen gibt es? Worin unterscheiden sie sich? b) Was versteht man unter der Nachhallzeit eines Raumes? Was versteht man unter dem Hallradius? c) Beschreiben Sie die Funktionen im Hörvorgang für das Außenohr (Ohrmuschel und Gehörgang), das Mittelohr (Trommelfell, Knöchelchen, Eustachische Röhre) und das Innenohr (Schnecke mit Basilarmembran). Seite 2 von 5
3 3. Aufgabe Die folgende Abbildung ist der Bedienungsanleitung des Keyboards Ensoniq KT entnommen und zeigt ein Schema zur Erklärung der Parameter und Controller Sets, mit denen die Klangerzeugung einer Stimme beeinflußt werden kann. Bei diesem Synthesizer werden die Sounds nach einer auf Samples basierenden subtraktiven Synthese erzeugt. Jeder Standard Sound setzt sich aus bis zu 3 Stimmen zusammen. Der digitale Oszillator kann eine der 211 Wellen aus dem KT Wellenformspeicher spielen. Erläutern Sie das genannte Synthese-Verfahren: a) Welche Eigenschaften haben Töne eines Musikinstrumentes, wie lassen sie sich charakterisieren? b) Was versteht man unter Samples? Braucht man für jeden Ton eines? c) Was bedeutet subtraktiv und was ist die Funktion davon? d) Erläutern Sie die Funktion von ENV 1 bis 3. e) LFO kann mit verschiedenen Wellenformen (siehe Tabelle) an verschiedenen Stellen zugesetzt werden (Mod Source bedeutet Zuordnung einer Modulationsquelle). Welche Wirkung ergibt sich dabei? Insbesondere, was bewirkt die Pan Mod? f) Was bedeutet noise und welche Funktion hat es? g) Wie erfolgt das Spielen des Synthesizers über die Tastatur des Keyboards? h) Wie lassen sich Drum-Voices spielen? Seite 3 von 5
4 4. Aufgabe Die Abbildung zeigt das Arrangefenster von Cubase VST. Es sind bereits mehrere Parts zum Aufbau eines Songs eingespielt. a) Wozu dient Cubase VST? b) Erläutern Sie die Funktionen des Transportfensters und des Arrange-Fensters, insbesondere: Was ist eine Spur, ein Kanal, ein Part, was ist bei Ausgang eingetragen, was kann bei M (ute) eingetragen werden, was bedeuten die Symbole unter C? c) Skizzieren Sie die hergestellten Zuordnungen. Kanal Tonerzeuger Name... Mischer Effekt d) Warum sind die Rythmusinstrumente auf Kanal 10 gelegt? Können Sie auch auf mehrere Kanäle verteilt werden? e) Welche Bearbeitungsvorgänge können mit den Elementen des Werkzeugkastens vorgenommen werden? Was kann damit erreicht werden? Seite 4 von 5
5 5. Aufgabe Die Abbildung 1 zeigt das Prinzip des MP3 Kompressionsverfahrens. Dabei wird das Audio-PCM- Signal zeitabschnittsweise in den Frequenzbereich transformiert (FFT). Die Spektralkomponenten des Signals werden innerhalb von 32 Frequenzbändern jeweils gemäß eines psychoakustischen Modells quantisiert und codiert (Encodierung). Auf der Empfängerseite erfolgt umgekehrt wieder die Decodierung und die Rückwandlung des Frequenzspektrums in ein Zeitsignal (IFFT). Filterbank FFT Quantisierung, Codierung Zusammensetzen des Bitstromes Psychoakustisches Modell a) Erläutern Sie den psychoakustischen Effekt, aufgrund dessen die Quantisierung erfolgt. In welcher Größenordnung ist der erzielbare Kompressionsfaktor? b) Die Quantisierung wird so angepasst, daß das Quantisierungsrauschen nicht wahrnehmbar ist. Die Abbildung 2 zeigt das Spektrum eines Signals, bestehend aus mehreren Einzel-Sinustönen, vor der Kompression. Zeichnen Sie qualitativ ein, wie es nach der Encodierung/Decodierung aussehen könnte. Ampl/dB Rauschen 0, f/khz Ampl/dB 0, f/khz c) Digitalisiertes Audio braucht bekanntlich viel Speicher im PC. Wie hoch ist der Speicherbedarf für 5 Min Musik (Stereo) in Studio-Qualität (wav)? Erläutern Sie, warum die Größe einer entsprechenden MIDI-Datei für das Musikstück (vorausgesetzt es ist mit MIDI aufnehmbar) beträchtlich kleiner ausfällt. Seite 5 von 5
1. Aufgabe (Grundlagen)
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