Algorithmen zur Geräuschunterdrückung in C++

Betreuer: Stefan Goetze
Art der Arbeit: Projektarbeit (Dipl.)
Arbeit beendet: 01/2007
Bearbeiter: Matthias Brandt, Timo Meyer
Status: abgeschlossen
ANT-Signatur: P-01/07-1
Kurzfassung:

Bei der Aufnahme von Audiosignalen kann es auf vielfältige Weise dazu kommen, dass Störungen mit aufgezeichnet werden, die das Nutzsignal additiv überlagern. Ursachen hierfür können z.B. das Vorhandensein starker Hintergrundgeräusche in der Umgebung des Sprechers, oder thermisches Rauschen verwendeter analoger Aufnahmegeräte sein. Ein möglicherweise schlecht ausgesteuerter Aufnahmepegel würde im letzeren Fall schließlich noch zu einer relativen Anhebung des Rauschens gegenüber dem Nutzsignal führen.

Das Vorhandensein von Rauschen in einem aufgenommenen Sprachsignal wirkt auf den Zuhörer ermüdend und kann die Sprachverständlichkeit herabsetzen. Algorithmen zur  Störgeräuschreduktion haben die Aufgabe, solche additiven Störungen im Signal zu reduzieren, ohne dabei das Sprach- bzw. Audiosignal zu beeinflussen.

Bei der Sprach-Kommunikation über Telefon oder Internet, sind für die Gerauschreduktion Echtzeit-Algorithmen erforderlich, die eine möglichst geringe Latenz aufweisen. Ansonsten würde der Gesprächsfluß der Teilnehmer durch unnatürlich lange Verzögerungen behindert.

Wir beschränken uns dabei im Rahmen dieser Arbeit auf eine einkanalige Audioübertragung, da mehrkanalige Algorithmen sowohl zu einem höheren Rechenaufwand führen, als auch mehr Hardwareaufwand (z.B. für zusätzliche Mikrofone) benötigen.

In dieser Arbeit werden vier unterschiedliche einkanalige Verfahren zur Echtzeit-Störgeräuschreduktion vorgestellt und das Vorgehen bei ihrer Implementierung beschrieben. Das im Rahmen der Arbeit in C++ entwickelte Softwaremodul, welches die Funktionalität der vier  Algorithmen beinhaltet, wurde in zwei verschiedene Programme eingebunden, von denen beide die Verarbeitung von Audiosignalen zulassen. Eines der Programme, welches ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit entstand, ermöglicht darüberhinaus die Echtzeit-Audioübertragung per Netzwerk.

Zuletzt aktualisiert am 01.05.2008 von S. Goetze
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