Digitale Signalverarbeitung

Die digitale Signalverarbeitung (DSV bzw. DSP für engl. Digital Signal Processing) beschäftigt sich mit der Speicherung und Manipulation analoger Daten auf digitalem Weg mittels Signalprozessoren. Dabei handelt es sich um Algorithmen, die nicht zwingend innerhalb elektronischer Bauteile (Hardware) implementiert sein müssen, sondern genau so gut Teil eines Programms (Software) sein können, das auf jedem PC ausgeführt werden kann.

In der DSV-Technik werden Vorgänge wie Filtern, Pegelmessungen, Fourier-Transformationen oder PID-Regelung an digitalen Daten durchgeführt.

Echtzeitanwendung

Man unterscheidet dabei, ob die Vorgänge im Zeitbereich oder Frequenzbereich stattfinden, wobei Echtzeit- betrieb nur im Zeitbereich möglich ist. Im Zeitbereich kann beispielsweise mittels Impulsantwortfunktionen gefiltert werden und im Frequenzbereich mittels Übertragungsfunktionen (engl.: RAO = Response Amplification Operator). Eine zentrale Rolle spielt die FFT-Routine, um sich vom Zeitbereich in den Frequenzbereich zu begeben und umgekehrt.

Digital vs. Analog

Die Quelle der Daten spielt dabei keine Rolle. Nach der Konvertierung analoger Daten in digitale Daten mittels AD-Wandler wird das Signal im digitalisierten Zustand durch spezielle Algorithmen additiv, subtraktiv, multipli- kativ und mit weiteren mathematischen Operationen verändert oder untersucht. Viele Möglichkeiten der digitalen Signalverarbeitung wären in Schaltungen mit Operationsverstärkern und anderen analogen Bestand- teilen völlig undenkbar. Mit DSV-Verfahren ist praktisch alles realisierbar, was sich mathematisch beschreiben lässt.

Anwendungsgebiete

Die Anwendungsgebiete der DSV-Technik sind äusserst vielfältig:

• Sprachspeicherung und -übermittlung (Digitale Anrufbeantworter, CD-ROM, MPEG, Digitaler Rundfunk)
• Spracherkennung (Auskunftssysteme)
• Nachrichtenübermittlung (SMS, Chipkarten)
• Telefonie und Mobilfunk
• Elektronische Musik
• Audio Software
• Bildaufnahme (Digitalkamera)
• Bildübertragung (Digitalfernsehen)
• Bildanalyse (z.B. Messung dreidimensionaler Bewegungsabläufe durch Auswertung von Video-Aufnahmen)
• Bildbearbeitung (Digitaler Videoschnitt, Kontrastverbesserung, Computertomographie)
• ANC (Active Noise Cancellation) z.B. Schalltilgung in Automobilen
• Kernspintomographie
• Seismische Untersuchungen
• etc.

Die digitale Signalverarbeitung hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Dies liegt darin begründet, dass Digitalrechner leistungsfähiger und preiswerter geworden sind. Da sich die Computertechno- logie ständig weiterentwickelt, werden zunehmend mehr Aufgaben aus den Bereichen Kommunikations-, Mess- und Regelungstechnik sowie Audio-, Sprach- und Bildverarbeitung mit Hilfe der DSV gelöst, deren Lösung vor einigen Jahren noch undenkbar war.

Neuronale Netze

In Kombination mit Neuronalen Netzen oder als eigenständiges System entwickeln wir Applikationen, die diese Technik voll ausschöpfen. Dabei entfernen wir uns von der klassischen bzw. statischen Form der Software- entwicklung und erschaffen Programme, die in der Lage sind Probleme und Aufgaben zu lösen, die mit her- kömmlichen Mitteln nur mit erheblichem Aufwand oder in vielen Fällen gar nicht erfassbar sind.

Audio Signalverarbeitung

Eines unserer Kerngebiete im Bereich der digitalen Signalverarbeitung stellt die Entwicklung von Audio-Software dar. Dabei greifen wir auf eine reichhaltige und sich ständig erweiternde Sammlung von Algorithmen zurück, die vollends in unserem Haus entwickelt, erprobt und bereits mehrmals in kommerziellen Applika- tionen eingesetzt wurden.