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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Vorgehensweise Störkomponente aus Audiosignal entfernen


Autor: Thomas Krug (dlt)
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Hallo!

wie entfernt man ein periodisches Störsignal aus einem Audiosignal?

digitalen Filter mit Bandsperre vorschalten?
Bandsperre mit benötigter Dämpfung um das Störsignal zu eliminieren?

oder geht das anders/einfacher?

Danke!
Thomas

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Um was für ein Störsignal geht es denn? Kannst du ein kurzes Beispiel 
hochladen?

Meistens lassen sich solche Störsignale nur mit erheblichem Aufwand und 
selten ohne erhebliche Artefakte entfernen.

Grüße,

Peter

Autor: Thomas Krug (dlt)
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Hallo

Es handelt sich um eine theoretische Frage:

analoges Signal (fa=10kHz) enthält
periodische Störkomponente mit Periode To=0,5ms
relevante Komponenten des Störsignals: Grundwelle, 1.+2.Oberwelle

welche digitale Massnahme um Störer zu unterdrücken?

mein Vorschlag:
digitalen Filter mit Bandsperre vorschalten?
Bandsperre mit benötigter Dämpfung um das Störsignal zu eliminieren?

oder geht das anders/einfacher?

DANKE!
Thomas

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Das Problem ist doch ein ganz anderes:
In der Praxis kennt man die Störkomponente nicht.
Weder deren Periodendauer, noch deren Tastgrad, Frequenz, Amplitude, 
Phase und deren Oberwellen.

Wenn man die Daten der Störkomponente genau kennt, erzeugt man sie 
synthetisch und zieht sie vom Nutzlignal ab. Dann ist die Störung 
komplett und artefaktfrei entfernt.

Wie gesagt, das geht in der Praxis aus oben genannten Gründen nicht.

Grüße,

Peter

Autor: Peter K. (peter26)
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Hi,

Also ich würde schon sagen das man die Art des Störsignales kennt (meine 
Meinung). Gerade im Audiobereich denk ich is es gar nicht so schwer -> 
anhand einer Höranalyse kann man meiner Meinung recht gut beurteilten um 
welches Stöhrsignal es sich handelt (kann man auch mittels Spektrogram 
hinterlegen).

Eine andere Lösungsmöglichkeit bei komplexeren Störsignalen kann mittels 
adaptiver Filter realisiert werden: siehe Aufgaben adaptiver Filter

http://books.google.at/books?id=1Z0bis7VztMC&print...

In der Praxis sind diese Filter auch als Denoiser etc. bekannt. Nach 
einem Lernprozess (d.h ein Stück Rauschen muss dem Filter "beigebracht" 
werden) kann das Störsignal mehr oder weniger abgezogen werden. Wobei 
natürlich auch hier immer auch das Nutzsignal beeinflusst wird:

Beispiel eines Denoisers:
Youtube-Video "iZotope RX - Denoiser"



lg Peter

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo,

da es sich um eine theoretische Frage handelt und die zu 
berücksichtigenden Oberwellen bereits aufgeführt sind, geht diese Frage 
wohl auf adaptive Filter hinaus (wie Peter schon erwähnt). Man kann 
adaptive Filter auf verschiedenste Signale trainieren (Rauschen, 
Sinus/Dreieck/Rechteck usw.).

Audiosignale (eigentlich eher Sprachsignale) haben die statistische 
Eigenschaft, daß sie nach ca. 1...2ms zeitlicher Verzögerung sehr 
unkorreliert zu sich selbst sind. Wenn das Störsignal sinusähnlich (mit 
Oberwellen) ist, trifft diese Eigenschaft darauf nicht zu. Nun kann 
man, z.B. mit dem LMS-Algorithmus, eine Abgleichvorschrift für die 
Koeffizienten eines adaptiven Filters formulieren und so ein 
Auto-Multi-Notch-Filter realisieren, das bei Auftreten der Störung 
sofort die richtigen Frequenzen "aus-notcht".

Die Anmerkungen zuvor sind völlig korrekt, daß das nicht ganz ohne 
Artefakte funktioniert, z.B. durch das Einschwingen des adaptiven 
Filters nach Eintreten der Störung, das einige zig Millisekunden dauern 
kann. Wenn das Audiosignal auch Musik enthält (oben nicht beschrieben), 
können auch Musikanteile unterdrückt werden. Wenn ich genügend 
Informationen über das Störsignal habe, um das zu verhindern, greift das 
Konzept von Peter (s.o.).

Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

Autor: Thomas Krug (dlt)
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Danke!

Autor: Dogbert (Gast)
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Gibt es nicht schon Verfahren die mit Modellen der Signalerzeuger 
arbeiten?

Es kann ein Modell einzelner Signalkomponenten (klassifiziert als Stör-/ 
Nutzsignal) gebildet werden, dass sich mit dem Signalgemisch abgleicht 
für eine möglichst gute Korrelation zur gewünschten Signalkomponente.

Autor: Thomas (Gast)
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Hallo!

aber rein prinzipiell würde das so schon gehen: ?

digitalen Filter mit Bandsperre vorschalten?
Bandsperre mit benötigter Dämpfung um das Störsignal zu eliminieren?

danke
Thomas

Autor: Peter (Gast)
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Natürlich ... !

lg Peter

Autor: Thomas (Gast)
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und wenn ich das richtig verstanden habe muesste ich bei:

Situation: analoges Signal (fa=8kHz) enthält
periodische Störkomponente mit Periode To=0,5ms
relevante Komponenten des Störsignals: Grundwelle, 1.+2.Oberwelle

->mit 2 Bandsperren loesen (2kHz und 4kHz)
sprich die Grundwelle und die erste Oberwelle dämpfen
und die 3.Oberwelle koennte ich weglassen da die mit 6kHz ueber der 
halben Abtastfrequenz liegt
d.h. die digitalen Bandsperren in Serie schalten

vorausgesetzt es existiert ein antialiasingfilter mit f(g)=f(a)/2

?nur um ganz sicher zu sein dass ich es verstanden habe?

DANKE

Autor: Peter K. (peter26)
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Hi ...

D.h du nimmst damit automatische ein Signal an das harmonische Obertöne 
hat  ?

Ist nur nebensächlich aber bzlg. der Bezeichnung -> 
http://de.wikipedia.org/wiki/Harmonische :

2 kHz wäre die Grundwelle oder die 1. Harmonische
4 kHz damit die 1. Oberwelle oder 2. Harmonische und bei 6 khz hätten 
wir die 2. Oberwelle.

Sonst hast du natürlich recht und das verstanden, wenn du schon ein 
Tiefpassfilter als AAF (Anti Aliasing Filter) verwendest brauchst du die 
6 kHz nicht mehr bedämpfen ... wobei es natürlich auf die Steilheit des 
Filters ankommt, da bei der Grenzfrequenz -> hat man ja nur eine 
Dämpfung von -3dB.  D.h bei einem Filter erster Ordnung -20 dB/Dekade 
was heissen würde bei 40 kHz hast du eine Dämpfung von -23 dB ... dies 
kannst du natürlich auch auf die 8 kHz beziehen.

lg Peter

Autor: Peter K. (peter26)
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Dogbert schrieb:
> Gibt es nicht schon Verfahren die mit Modellen der Signalerzeuger
> arbeiten?
>
> Es kann ein Modell einzelner Signalkomponenten (klassifiziert als Stör-/
> Nutzsignal) gebildet werden, dass sich mit dem Signalgemisch abgleicht
> für eine möglichst gute Korrelation zur gewünschten Signalkomponente.

Also ich würde hier mal behaupten das das genau mit adaptiven Methoden 
geschieht, der algorithms berechnet ja genau aus dem Fehlersignal und 
dem Störsignal die Modelparameter für ein linears System (adaptives 
System).

Kann mich natürlich auch irren (aber ok brauch ich nicht wirklich extra 
zu ergänzen ist wohl generell der Fall in der Wissenschaft ;-))


lg Peter

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