Title: Multimedia
Tags: MultiNeu AudioPsychoakustik/DigitalesAudio/MIDI Audio Multimedia-Komprimierung_Grundlagen Text Allgemeines Bild

Q: Was ist unter Unicode Character Encoding (UTF) zu verstehen?
A: Unicode Transformation Format ist eine der meistgenutzten Character encoding Methoden.
UTF- 8 uses 1 byte for standard English letters and symbols, 2 bytes for additional Latin and
Middle Eastern characters, 3 bytes for Asian characters; additional chars with 4 bytes,
backwards compatible with ASCII - first 128 characters mapped to same values

Q: Erklären Sie einen Kompressionsalgorithmus, der
in der Vorlesung vorkam, der auch für Text
verwendbar ist.
A: Für Text brauchen wir einen lossless algorithmus:
Huffman encoding: statistisches Encoding Zeichen werden mit ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit gespeichert
1. Wähle die 2 Zeichen die am seltensten vorkommen
2. konstruiere einen Binärbaum
3. Elternknoten hat die addierte Auftrittswahrscheinlichkeit der Kinderknoten
4. markiere Kanten mit 1 und 0
5. Wiederhole schritt 1 solange noch Zeichen vorhanden sind die nicht im Baum sind.
Run-length encoding: bei einer Sequenz von mindestens 4 gleichen, aufeinanderfolgenden Bytes werden Zeichen mit der Anzahl ihrer Vorkommen ersetzt.
Dies wird mit einer speziellen Flag (!) symbolisiert.
AABBBBBAACCCCCCAAAB = AAB!5AAC!6AAAB

Q: Was unterscheidet UTF-8 von ASCII?
A: ASCII verwendet nur 7-bit zur darstellung von character (daher 128 möglich).
Die ersten 32 Character sind Kontroll Charakters und nicht printable

Q: Was leistet die Diskrete
Fouriertransformation und wofür wird sie im
Audiobereich eingesetzt?
A: Wandelt ein Signal von time/place domain in die frequency domain Ermöglicht die Analyse von Hauptfrequenzen/Amplituden/Phasen

Q: Um wieviel erhöht sich der Schallpegel in dB wenn
ein Schallereignis doppelt so laut wahrgenommen
wird als das vorige?
A: dB ist logarithmische Skala, also +10 dB = doppelt so laut

Q: Was versteht man unter Sampling von
Audiosignalen? Geben Sie ein Beispiel
A: Sampling ist das diskretisieren eines kontinuierlichen Signals. Das Signal wird an
periodischen Punkten abgetastet und die Amplitude gemessen.

Q: Erklären Sie das Nyquist‐Shannon Sampling
Theorem
A: Um ein Signal verlustfrei rekonstruieren zu können muss beim Samplen die Abtastrate mindestens die doppelte Frequenz des Signals haben.
Es gibt eine Ausnahme wenn das Signal nach unten in der Frequenz begrenzt ist. Ein Signal mit min. 102 kHz und max. 104 kHz. kann mit einer Abtastrate von mindestens 4 kHz (104-102 = 2, 2* 2 = 4) gesampelt werden

Q: Beschreiben Sie den YUV bzw. YCbCr Farbraum
A: YUV oder YCbCr teilen das Signal in die Y (Helligkeit) sowie Cb (Blau-Gelb Chrominanz) und Cr (Rot-Grün Chrominanz) Komponente um Farben zu beschreiben.
Wurde entwickelt, um schwarz-weiß Fernseher und Farbfernseher das gleiche Signal schicken zu können.

Q: All Intra frames?
A: Um Videos zu komprimieren gibt es Intra (I), Predictive-coded (P) und Bidirectional
predictive-coded (B) frames. Die P und B frames können nur aus den Intra frames berechnet
und nicht ohne ein solches dargestellt werden. All Intra frames verzichtet auf solche P und B
frames, was zum Vorteil hat das an jede Stelle des Videos gesprungen werden kann, ohne
irgendwelche Berechnungen durchführen zu müssen. Der Nachteil ist ein weitaus größerer
Speicherbedarf. Anwendung findet diese Methode vor allem bei der Videobearbeitung.

Q: Was sind intermediate codecs?
A: Sind codecs welche vor allem bei der Bildbearbeitung Verwendung finden, da sie All intra frames verwenden, also keine temporal compression. Zum Unterschied zu einer RAW Datei sind die Bilder allerdings wie bei JPEG komprimiert was zu einer geringeren Prozessorauslastung führt.
Proxy codec: Ist man mit dem Video Editieren fertig, werden die Änderungen allerdings auf die RAW Datei angewendet, um eine höhere Qualität zu erreichen.

Q: Was sind Stops bei einer Kamera?
A: Stops geben an wie groß der Helligkeitsunterschied in einer Szene sein kann, damit die
Kamera immer noch alles erfasst (Dynamic range). Jeder Stop ist doppelt so hell wie der
vorherige. Bei einer Kamera mit 12 Stops kann der hellste Teil der Szene 2^12 mal heller
sein als der dunkelste.

Q: Was sind Nit?
A: Wieviel Licht von einer Quelle ausgeht pro quadratmeter. 1 nit ist die Helligkeit einer Kerze
verteilt auf einen quadratmeter.

Q: Was ist Maskierung wie funktioniert das im
mp3 context?
A: Beim menschlichen Gehör kann ein Ton einen anderen maskieren. Das heißt dass der
maskierte Ton für uns nicht mehr hörbar ist. Dabei maskiert ein Ton immer alle anderen
Töne in einem ähnlichen Frequenzbereich (kritischer Frequenzband), je nachdem wie laut
dieser ist wird dieser Bereich breiter, wobei immer mehr Bässe als Höhen maskiert werden.

Q: Wie können wir hören?
A: Schallwellen treffen Trommelfell, welches eine Vibration an die Gehörknöchelchenkette
weitergibt. Dadurch werden der Steigbügel und das ovale Fenster bewegt, wodurch die
Endolymphe in der Gehörschnecke in Schwingung versetzt wird. Mithilfe von Haarzellen
werden diese Schwingungen in chemische Signale umgewandelt.

Q: Was passiert in der Hörschnecke?
A: Die Basilarmembran geht für verschiedene Frequenzen an unterschiedlichen Stellen in Resonanz und regt die dort befindlichen Haarzellen an
-> dadurch werden unterschiedliche Frequenzen an unterschiedliche Haarzellen weitergegeben, die wiederum unterschiedliche Signale ans Gehirn weitergeben
-> unser Ohr führt eine Fouriertransformation durch

Q: Welche verschiedenen Möglichkeiten gibt es für den Menschen, den
Standort und die Richtung des Schalls zu erkennen?
A: - Interaurale Zeitdifferenzen: Das eine Ohr hört das Geräusch vor dem anderen. Links/rechts
- Interaurale Schall Druckdifferenzen: Durch den Kopf und die Ohrmuscheln kann die Wellenlänge von Schallwellen abgeschattet werden, wodurch ein unterschiedlicher Schalldruck bei jedem Ohr ankommt. Links/rechts
- Klangfarbe: Klangfarbe an beiden Ohren wird mit einem Gehirn abgespeicherten Muster verglichen. Schall aus bestimmter Richtung hat bestimmte Filterkurve -> HRTF: head-related transfer function. Wir müssen wissen wie eine Schallquelle aus einer Richtung klingt -> Lernprozess. Links/rechts + Oben/unten möglich (wichtigstes Kriterium)

Q: Wie kann das menschliche Hörsystem die Entfernung zu einem Geräusch abschätzen? (5 Punkte)
A: - Lautstärke: je näher desto lauter, muss die Schallquelle kennen
- Klangfarbe: je näher man ist, desto mehr Bass hört man -> tiefe frequenzen nehmen schneller ab als höhere Frequenzen.
- Predelay: lang nah, kurz fern
- Hallanteil: mehr Abstand, mehr Hall
- Erfahrung: flüstern immer nahe, schreien immer entfernt

Q: Was ist 1 MEL?
A: Einheit für die empfundene Tonhöhe (psychoakustische Größe): Mel
Gibt die Tonhöhe an mit der Berücksichtigung, dass wir für höhere Frequenzen zur Verdopplung der Frequenz einen geringeren Abstand brauchen
Mel geht von 0 bis 2400

Q: Was ist 1 BARK?
A: 1 BARK = 100 MEL
1 BARK = Breite eines kritischen Frequenzbandes

Q: Was ist das kritische Frequenzban?
A: Bei der Wahrnehmung zweier Signale gelten innerhalb von Frequenzbändern andere Gesetze als wenn sie außerhalb des gleichen liegen.
Keine fest definierten Bereiche, sondern variabel, um jeden wahrgenommenen Ton bildet sich ein kritischer Frequenzbereich

Q: Wie groß ist ein kritisches Frequenzband?
A: Kritischen Frequenzbänder sind unter 500 Hz ca. 100 Hz breit und darüber bis zu 4 kHz
oder
1 BARK

Q: Was ist der Zusammenhang zwischen kritischen Bändern und Haarzellen?
A: 1 Frequenzbereich = 150 Haarzellen in der Gehörschnecke

Q: Was ist temporale Maskierung?
A: Premasking: Ein Ton wird maskiert, weil kurz danach ein lauterer Ton kommt, bis zu 20 ms. Möglich da Schallereignis mit höherer Amplitude schneller verarbeitet wird
Postmasking: Ein Ton wird maskiert, weil kurz davor ein lauterer Ton war, bis zu 200ms.

Q: Beschreibe das psychoakustische Phänomen Shepard Scala
A: Shepard Skala: wird immer höher, obwohl Hörbereich gleich bleibt. Mehrere Töne mit
Oktavabstand übereinandergelegt, der Ton in der Mitte des Hörbereichs erhält höchste
Amplitude

Q: Beschreibe das psychoakustische Phänomen Tritonus Paradoxon
A: Tritonus Paradoxon: Versuchspersonen werden zwei Shepard Töne im Abstand eines
Tritonus vorgespielt, manche nehmen diesen immer als Aufwärtsschritt, manche immer als
Abwärtsschritt war, egal ob der Tritonus eine Oktave höher oder niedriger gelegt wurde

Q: Was ist Modulation?
A: Die Veränderung eines Trägersignals durch ein Nutzsignal

Q: Was ist eine Trägerfrequenz?
A: Die Trägerfrequenz ist die Grundfrequenz welche bei AM und FM verwendet werden. Sie hat
eine fix vorgegebene Frequenz und Amplitude, welche sich dann je nach
Modulationsverfahren ändern.

Q: Was ist der Zweck der Modulation?
A: Durch Modulation können niedrigfrequente Nutzsignale über hochfrequente Trägersignale
versendet werden. Hochfrequente Signale sind leichter zu versenden. Durch
unterschiedliche Frequenzen der Trägersignale können Daten außerdem auf
unterschiedlichen Frequenzen verschickt werden ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Q: Welches sind die 2 verschiedenen Modulationsarten, die
für AM- und FM-Radio verwendet werden?
A: Amplitudenmodulation und Frequenzmodulation.
Bei Amplitudenmodulation wird die Amplitude des Trägersignals verändert.
Bei Frequenzmodulation die Frequenz.
Amplitudenmodulation ist störungsanfälliger, da Störgeräusche, die sich im Form von Amplituden Änderungen bemerkbar machen, auch hörbar sind.

Q: Welche grundlegenden Funktionen/Komponenten sind für ein Radio erforderlich?
A: - Antenne, um Signal zu empfangen
- Limiter, um die Amplitude zu clippen
- Discriminator, um Signal in Spannung umzuwandeln
- Amplifier, um Signal zu verstärken

Q: Wie funktioniert ein Kathodenstrahlfernseher?
A: Bestehen aus einer Glas-Vakuum-Röhre und einer Elektronenkanone. Die
Elektronenkanone schießt einen Strahl von Elektronen an den Bildschirm, wo es mit einer
bestimmten Chemikalie beschichtet wird, die aufleuchtet sobald es mit Elektronen in
Berührung kommt. Mithilfe von magnetischen Feldern wird der Strahl über den ganzen
Bildschirm hin gezogen. Die Helligkeit des Strahls kann durch die Variation der eingehenden
Spannung gesteuert werden.

Q: Wie werden die farbigen Punkte auf einem analogen Fernsehgerät erzeugt?
A: Diese konnten angezeigt werden indem drei Kathodenstrahlröhren verwendet werden, eine
für jede Farbe (R-G-B) und mit Hilfe von Prismen wurden die einzelnen Bilder kombiniert
und angezeigt. Nachteil: sie werden sehr groß!
Alternative: Für jedes Pixel drei verschiedene Chemikalien für rot, grün, blau mit jeweils
einer Elektronenkanone, um ihre relative Helligkeit zu bestimmen.

Q: Was ist Interlacing?
A: Es werden zwei Halb-Frames miteinander gemischt um das Bild zu erzeugen: jede gerade
Zeile das eine Frame, jede ungerade Zeile dann das andere. Dies reduziert das Flimmern
bei niedriger Bandbreite.

Q: Wie funktioniert eine Vakuumröhrenkamera, die auf einem Elektronenstrahl basiert?
A: Man verwendet eine Kameralinse, um ein Bild zu fokussieren auf die Vorderseite der Röhre,
das mit einer photoelektrischen Substanz beschichtet war, sodass es Elektronen weitergibt
in Proportion zu dem Licht, das ihn bestrahlt hat. Diese Elektronen werden weiter in die
Röhre geschickt, basically hat man eine Version von seinem Bild aus Elektronen. Dieses
Elektronen-Bild wird von einem Elektronenstrahl (electron beam) gescannt -> je negativer
ein Teilchen war, desto mehr wurde von diesem Strahl reflektiert -> desto heller ist es ->
damit wird festgelegt, wie hell dieser Teil vom Bild ist.

Q: Erläutern Sie mindestens 2 Methoden, die vor der Erfindung der Festplattenlaufwerke zur Datenspeicherung verwendet wurden.
A: Lochkarten: Dünne Kartons auf denen Daten mithilfe von Lochcode gespeichert wurde, der dann von elektromechanischen Geräten erzeugt und ausgelesen wurde.
Delay Line Memory: In einem Röhre, gefüllt mit Flüssigkeit, auf einer Seite ist ein Mikrophon auf der anderen ein Lautsprecher. Wenn man ein Geräusch erzeugt -> erzeugt auch Druck -> kann man als 0 und 1 interpretieren. Wenn man den Lautsprecher mit dem Mikrophon verbindet, konnte man so eine Reihenfolge von Bits speichern.

Q: Was sind Beispiele für tragbare Speicher vor der Erfindung von Festkörperspeichern wie USB-Sticks?
A: - Magnetic Tape
- Floppy Discs
- CDs/DVDs

Q: Wie werden die Daten auf einem optischen Datenträger (z. B. CD/DVD) gespeichert?
A: Unebenheiten, welche Licht in eine ganz spezielle Art brechen, kann durch Laser
ausgelesen werden

Q: Wie viel schneller ist interner Arbeitsspeicher im Vergleich zu SSD-Speicher?
A: - SSD theoretisch maximale Geschwindigkeit: 750 MB/s
- RAM theoretisch maximale Geschwindigkeit: 12 800 MB/s
Praktisch jedoch → bis zu 30 mal schneller

Q: Was ist der Hauptunterschied zwischen HDR 10 und Dolby Vision?
A: Dolby Vision hat adaptive high dynamic range, das heißt dem Endgerät werden für jede
Szene die idealen Helligkeit und Kontrasteinstellung mitgegeben. HDR 10 liefert hingegen
zb. für einen Film nur eine fixe high dynamic range, welche dann für alle Szenen gilt.

Q: Welche Art von Metadaten werden in Dolby Vision übertragen?
A: Ideale Helligkeit und Kontrastwerte für high dynamic range Einstellungen.
*Dynamische Metadaten (für dynamic range) die an einzelne Frames/Szenen angepasst sind. Bei HDR10 sind es statische Metadaten.

Q: Was ist Adaptive Bitrate Streaming und welche Standards gibt es, die es verwenden?
A: Wenn ein Streaming Anbieter merkt das die Verbindung des Clients schlechter wird, können Frames eines Video mit geringerer Auflösung, also geringerer Bitrate gesendet werden, was die Qualität zwar verschlechtert, aber den Stream nicht unterbricht. Wird die Verbindung wieder besser schickt der Service wieder die bessere Qualität.
Standards: MPEG-DASH, HLS
Verwendet von Netflix, Twitch, …

Q: Was ist ein Videocontainer?
A: Ein Container ist wie eine Box, welche die Audio, Video und Metadaten für ein Video beinhaltet.
.mp4 .mov

Q: Was sind gängige Videocodecs?
A: H.264/AVC
H.265/HEVC

Q: Was ist das "Profile" eines Codecs?
A: Mit einem Profile kann man bei einem Codec Qualitäts Einstellungen ändern.

Q: Was ist im "Profile" eines Codecs enthalten?
A: Zusätzliche Constraints fürs encoden
(Bitdepth & chroma subsampling)

Q: Was sind die "Levels" eines Codecs?
A: Wie der Begriff in der Norm verwendet wird, ist ein „level“ eine festgelegte Gruppe von Einschränkungen, die einen Grad der erforderlichen Decoderleistung für ein Profil angeben. Eine Unterstützungsstufe innerhalb eines Profils gibt zum Beispiel die maximale Bildauflösung, Bildrate und Bitrate an, die ein Decoder verwenden darf.
Ein Decoder, der einer bestimmten Stufe entspricht, muss in der Lage sein, alle Bitströme zu dekodieren, die für diese
Stufe und alle niedrigeren Stufen kodiert sind.#
(=As the term is used in the standard, a "level" is a specified set of constraints that indicate a degree of required decoder performance for a profile. For example, a level of support within a profile specifies the maximum picture resolution, frame rate, and bit rate that a decoder may use. A decoder that conforms to a given level must be able to decode all bitstreams encoded for that level and all lower levels.)

Q: Nennen Sie ein Beispiel dafür, was in einem "level" für einen Codec angegeben ist.
A: bitrate, framerate

Q: Für welche Zwecke wird der H.264-Codec verwendet?
A: H.264 is defined as a block-oriented, compensation-based video compression standard that defines multiple profiles (tools) and levels (max bitrates and resolutions)
wird heutzutage oft verwendet, da es einfacher und schneller zu encoden ist als H.265
-> man benötigt weniger Rechenleistung
-> + bei hoher Auflösung bemerkt man den Unterschied nicht wirklich

Q: Was sind die Nachteile von H.264 im Vergleich zu neueren Codecs?
A: - schlechtere Kompression, daher schlechtere Qualität bei gleicher Bitrate
- kleinere Makroblöcke möglich
neuere Codecs (H.265) können:
- unterschiedlich große Makroblöcke zusätzlich zu diskreter cosinus transformation auch diskrete sinus transformation
- Intra prediction: 35 predictions statt 9
- advanced motion vector prediction

Q: Welche zwei intermediären Codecs werden erwähnt und was ist der Vorteil dieser intermediären Codecs?
A: ProRes and DNxHR
Sind codecs, welche vor allem bei der Bildbearbeitung Verwendung finden, da sie All intra frames verwenden, also keine temporal compression. Zum Unterschied zu einer RAW Datei sind die Bilder allerdings wie bei JPEG komprimiert was zu einer geringeren Prozessorauslastung führt.
Proxy Codec: Ist man mit dem Video Editieren fertig, werden die Änderungen allerdings auf die RAW Datei angewendet, um eine höhere Qualität zu erreichen.

Q: Was ist der Nachteil der Verwendung von ProRes und DNxHR für normale Videoaufnahmen?
A: Größerer Speicherbedarf, da die Videos nicht temporal compressed sind, also all intra (keine
P und B frames)

Q: Was ist der Zweck einer LED-Wand oder eines Greenscreens?
A: Um Umgebungen oder Spezialeffekte in Filmen darzustellen.

Q: Was sind die Vorteile von LED-Wänden gegenüber Greenscreens?
A: - Die Schauspielenden erleben ein realistischeres Film shooting
- bessere Lichtspiegelungen/Reflektionen
- bessere Beleuchtung möglich
- kein ‘spill’, grüne Reflektionen an der Kleidung, etc.
- Schon während dem Drehen leicht änderbar falls nötig
- Billiger

Q: Warum ist es notwendig, Kameras in einem virtuellen Set zu tracken?
A: Damit sich der Hintergrund gleich wie die Kamera bewegt und die Perspektive sich ändert

Q: Welche Technologie wird in einem virtuellen Set aus LED-Bildschirmen verwendet und benötigt?
A: Unreal and StageCraft technologies

Q: Wie ist es möglich, das virtuelle Set in Echtzeit zu ändern?
A: Mit der Hilfe von Game Engines wie Unreal Engine

Q: Erklären Sie Motion Compensation bei der
MPEG-4 Videokomprimierung.
A: Es wird nach gleichen Makroblöcken in bereits gekannten Frames gesucht -> man speichert
sich nur den Richtungsvektor

Q: Erklären Sie MP3.
A: 1. ein Frame von einem Audio Signal wird in 32 Bänder geteilt
-> Unhörbare Frequenzen (sehr hoch, sehr niedrig) werden verworfen
-> jedes von diesen Bändern wieder in 18, dadurch 576 Bänder
2. gleichzeitig wird der Frame auch psychoakustisch analysiert
3. diese Information wird dann verwendet um bei den 576 Bändern alle maskierten Frequenzen zu entfernen
-> Bänder werden quantisiert, dabei zwei Schleifen: wenn das Quantisierungsrauschen die Maskierungsschwelle übersteigt, wird feiner quantisiert.
Wenn die Audiodatei die Bitrate übersteigt, wird der globale Gain erhöht, um für eine höhere Maskierungsschwelle zu sorgen und die Bitrate zu verringer
4. Daten werden mit Huffman codiert
Die Quantisierung bei MP3 ist nicht linear, um leisere Töne mit weniger Quantisierungsrauschen zu quantisieren.

Q: Erklären Sie JPEG.
A: Farben werden in YCbCr umgewandelt. Mensch erkennt Unterschiede von Helligkeit besser als Farbe, Cb und Cr enthalten nur Farbinformation und können daher stärker komprimiert werden.
Das Bild wird in 8x8 Blöcke unterteilt und mit der diskreten Cosinus Transformation in die frequency domain umgewandelt (man baut sich mit den Frequenzblöcken das Bild nach). Was man dann erhält ist die die Wichtung der jeweiligen Frequenzblöcke. Danach wird mit 128 subtrahiert um die Werte um 0 anzuordnen und durch eine 8x8 Quantisierungstabelle dividiert. Diese gewichtet die Einträge im linken oberen Eck stärker. Die Werte werden auf den nächsten Integer gerundet, wodurch viele 0er entstehen sollten. Die tabelle wird dann mit hilfe von einem Zig-zag scan durchgegangen und mit Run-Length sowie Huffman komprimiert.

Q: In welcher Einheit wird der Schalldruckpegel
(sound pressure level, Schallpegel) gemessen?
A: Schalldruckpegel wird in dB (Dezibel) gemessen.

Q: Warum ist der Schalldruckpegel (sound pressure
level, Schallpegel) auf einer logarithmischen Skala
definiert?
A: Weil das menschliche Gehör Ähnlichkeiten zu logarithmischen Regeln aufweist (z.B. Sound
Level Addition)

Q: Ab welchem Schalldruckpegel können Schmerzen
und Hörschäden auftreten (Schmerzschwelle)?
A: Ab ~140 dB

Q: Was versteht man unter Kurven gleicher
Lautstärke und der Einheit phon?
A: Kurven gleicher Lautstärke ist eine Darstellung der Schalldruckpegel von gleichlaut empfundenen Tönen in einem Diagramm als Kurvenschar über der Frequenz.
Die Einheit Phon wird als Maßeinheit des Lautstärkepegels verwendet. Der Lautstärkepegel in Phon beschreibt die empfundene Lautstärke mit der ein Mensch ein Schallereignis als Hörereignis wahrnimmt.

Q: Wie kann ein Audiosignal in das
Frequenzspektrum übergeführt/transformiert
werden und was versteht man unter dem
Frequenzspektrum?
A: Mithilfe der Fouriertransformation lässt sich ein Audiosignal in das Frequenzspektrum
überführen. Das Frequenzspektrum beschreibt im Grunde die Zusammensetzung des
Signals aus verschiedenen Frequenzen.

Q: Wie funktioniert die Quantisierung eines
Audiosignals?
A: Den gesampelten Spannungswerten werden diskrete, numerische Werte zugeteilt. Die
insgesamte Spannungs-Breite wird in Intervale Q eingeteilt. Aus Qualitätsgründen sollte Q
so klein wie möglich sein.

Q: Was versteht man unter nicht-linearer 8-bit
Quantisierung eines Audiosignals?
A: Nicht-lineare Quantisierung bedeutet, dass Q verschieden groß sein kann. 8-Bit gibt die
Größe der Samples an.

Q: Beschreiben Sie die Vorgehensweise bei der MP3
Komprimierung. Welche vier wesentlichen Schritte
sind nötig vom digitalen Eingangssignal bis zur
Ausgabe eines komprimierten Streams? Erklären
Sie kurz jeden Schritt.
A: 1. Frames
Audio-Datei wird in einzelne Frames eingeteilt
2. Frequenzbänder
Für jedes Frame werden Frequenzbänder mithilfe von Filterbanken rausgefiltert
3. Analyse (Psychoakustisches Modell)
Für jedes Frequenzband wird eine Fouriertransformation durchgeführt, um das jeweilige Frequenzspektrum zu analysieren. Es wird ebenfalls die Masking-Schwelle und die SNR berechnet und anhand dessen die Bittiefe definiert.
4. Quantisierung
Schlussendlich wird das Frequenzband mit der jeweiligen Bittiefe quantisiert.
5. Huffman-Encoding (Optional)

Q: Was ist Luminance und wie wird sie gemessen?
A: Beschreibt die Menge an Licht, das von einem Objekt emittiert wird, durchgeht oder
reflektiert wird. Wird gemessen in cd/m² (Candela pro Quadratmeter) oder auch nit.

Q: Welcher Zusammenhang zwischen Bit Depth und
Dynamic Range besteht in der Fotografie bzw.
beim Film?
A: Bittiefe gibt auch an wieviele einzigartige Farben möglich sind. Also auch wie viele
verschiedenen Shades in einem Grayscale-Bild verfügbar sind. Dynamic Range versucht die
Breite von hellsten Punkt zu dunkelsten Punkt zu erhöhen, also mehr Shades anzuzeigen.
(Oder so)

Q: Was ist Chroma Subsampling? Erklären Sie was
4:2:0 bedeutet beim Chroma Subsampling.
A: Chroma Subsampling wird verwendet, um Datenmengen zu reduzieren. Es werden in einem Bild Farbinformationen “zusammengefasst”, um weniger Speicherplatz zu verbrauchen. Die Menge oder die Art des Zusammenfassens wird mit drei Zahlen angegeben. Die erste beschreibt den Luminance Wert (Y), die zweite wieviele Farben aus der ersten Zeile aufgenommen werden und der dritte wieviele Farben aus der zweiten Zeile aufgenommen werden.
Somit heißt 4:2:0, dass alle Luminance Werte aufgenommen werden, aus der ersten Zeile werden nur 50% der Farbwerte aufgenommen und aus der zweiten Zeile werden gar keine aufgenommen, stattdessen werden hier ebenfalls die Farben aus der ersten Zeile verwendet.

Q: Wie funktioniert die Anwendung der Diskreten Kosinustransformation?
A: Das Bild wird erst in Blöcke (8x8) geteilt und auf jeden Block wird die
Kosinustransformation angewandt.

Q: Was ist der Zweck der diskreten Kosinustransformation bei der JPEG Kompression?
A: Die DCT gibt uns grundsätzlich das “Gewicht” der Frequenzbilder an, also umgangssprachlich gesagt wie wichtig dieser Teil des Bildes zum Ganzen ist. Mit dieser Informationen können wir “unwichtige” Teile aus dem Bild nehmen und rausnehmen.
Bzw. um hoch frequentierte Teile vom Bild herauszunehmen, müssen wir das Bild nach seinen Frequenzen zuerst sortieren -> DCT

Q: Resultiert die Anwendung der diskrete
Kosinustransformation bei der JPEG Kompression in lossless (verlustfreie) oder lossy
(verlustbehaftete) Kompression?
A: Durch die Quantisierung der Werte nach der Anwendung der Kosinustransformation
handelt es sich um eine lossy Kompression.

Q: Erklären Sie was ein I-Frame bei der MPEG
Videokomprimierung ist?
A: I-Frames beschreiben intra-kodierte Frames. Diese sind unabhängig von anderen Frames
dekodierbar. Sind basically JPEG Images.

Q: Erklären Sie Prediction bei der MPEG Videokomprimierung.
A: Prediction: Mithilfe von Predictive-coded Frames (P-Frames) oder Bidirectional predictive-coded Frames (B-Frames) werden Frames vorhergesagt und so werden nur relevante Daten an den Decoder geschickt. (Oder so)

Q: Erklären Sie Motion Compensation
bei der MPEG Videokomprimierung.
A: Motion Compensation: Beschreibt eine Art von Videokomprimierung bei der Bildbereiche, die über mehrere Frames hinweg sehr ähnlich aussehen, nicht in einer weiteren Kopie gespeichert werden, sondern nur die Veränderung ihrer Position gegenüber anderen Frames. Man speichert dann also ein Richtungsvektor.

Q: Wovon hängt die Geschwindigkeit von Schall ab?
A: [ChatGPT] Die Schallgeschwindigkeit hängt vom Medium ab: In festem Material ist sie am höchsten, in Gasen am niedrigsten. Entscheidend sind Dichte und Elastizität – je dichter und elastischer das Medium, desto schneller der Schall.

Q: Hört man 2 Trompeten mit ähnlicher Frequenz gleich (laut) wie mit verschiedenen Frequenzen?
A: [ChatGPT] Nein, bei ähnlicher Frequenz entstehen Interferenzen (Schwebungen), was zu hörbaren Lautstärkeschwankungen führt. Bei deutlich verschiedenen Frequenzen nimmt man zwei getrennte Töne wahr, ohne diese Schwankungen.

Q: PCM was ist das und wie funktioniert es?
A: [ChatGPT] PCM (Puls-Code-Modulation) ist ein Verfahren zur digitalen Darstellung analoger Signale. Dabei wird das analoge Signal regelmäßig abgetastet (Sampling), jeder Wert quantisiert (in feste Stufen eingeteilt) und dann als Binärzahl gespeichert.

Q: Wofür wird PCM verwendet?
A: [ChatGPT] PCM wird zur digitalen Übertragung und Speicherung von Audiosignalen verwendet, z. B. in CDs, Telefonie oder digitalen Audioformaten. Es sorgt für eine originalgetreue Wiedergabe des analogen Tonsignals.

Q: Was ist Ambisonics A- und B-Format?
A: [ChatGPT] Ambisonics A-Format sind die Rohsignale von Mikrofonkapseln, meist in Tetraeder-Anordnung aufgenommen. Das B-Format entsteht durch Umrechnung ins sphärische Koordinatensystem (W, X, Y, Z) und ermöglicht eine flexible räumliche Audiowiedergabe.

Q: Was versteht man unter First Order Ambisonic?
A: [ChatGPT] First Order Ambisonic (FOA) verwendet vier Kanäle (W, X, Y, Z), um ein 3D-Klangfeld zu beschreiben. Es bildet die räumliche Klangverteilung mit Kugel- und Dipolfunktionen erster Ordnung ab – gut für einfache 3D-Audioanwendungen.

Q: Was ist der Unterschied zwischen (Dolby?) 5.1 und Ambisonics?
A: [ChatGPT] 5.1 ist kanalbasiert: Jeder Lautsprecher bekommt ein festes Signal (z. B. Front, Rear, Subwoofer). Ambisonics ist objekt- bzw. feldbasiert: Es speichert das gesamte Klangfeld und lässt die Wiedergabe unabhängig von der Lautsprecheranordnung rekonstruieren – flexibler und räumlich präziser.

Q: Was ist Rec 709 und Rec 2020. Was sind die Unterschiede?
A: [ChatGPT] Rec. 709 ist der Farbstandard für HD (sRGB-ähnlich), Rec. 2020 für UHD/4K/8K mit größerem Farbraum und höherer Farbtiefe. Rec. 2020 kann mehr Farben darstellen und unterstützt HDR, während Rec. 709 auf SDR beschränkt ist.

Q: Was ist ein intermediary codec(?) Nenne ein Beispiel
A: [ChatGPT] Ein intermediary codec (auch "Intermediate Codec" genannt) ist ein Video-Codec, der speziell für die Bearbeitung und Weiterverarbeitung von Videomaterial gedacht ist – also ein Zwischenschritt zwischen Aufnahme und finalem Export. Er legt den Fokus auf hohe Qualität und geringe Kompression, um wiederholte Re-Encodierungen ohne merklichen Qualitätsverlust zu ermöglichen.
Im Gegensatz zu stark komprimierten Codecs wie H.264 (gut für Endverbrauch und Streaming), sind Intermediary Codecs eher "schnittfreundlich", benötigen aber mehr Speicherplatz.
🔧 Beispiel:
Apple ProRes – besonders beliebt im professionellen Video-Editing (z. B. Final Cut, DaVinci Resolve). Weitere Beispiele: Avid DNxHD, GoPro CineForm.
Kurz gesagt: Intermediary Codecs sind wie verlustarme Zwischenlager – nicht hübsch klein, aber gut zum Arbeiten.

Q: Unterschied ASCII UTF8
A: [ChatGPT] ASCII codiert 128 Zeichen (nur englische Buchstaben, Zahlen, Steuerzeichen) mit 7 Bit. UTF-8 ist eine Erweiterung, die abwärtskompatibel zu ASCII ist, aber mit 1–4 Byte auch alle Unicode-Zeichen (z. B. Emojis, Umlaute, asiatische Schrift) darstellen kann.

Q: Welche Multimedia Typen gibt es?
A: - Text
- Audio
- Bild
- Video
- andere menschliche Sinne

Q: Welche Charakteristiken hat ein Multimedia-System?
A: - Computergesteuert: Das System wird durch einen Computer verwaltet und gesteuert.
- Integriert: Verschiedene Medienelemente wie Text, Grafik, Audio und Video sind in einem System vereint.
- Digital dargestellt: Alle Inhalte werden in digitaler Form repräsentiert.
- Interaktiv: Benutzer können aktiv mit dem System interagieren und es beeinflussen.

Q: Was ist ein Multimedia Gerät?
A: ist ein elektronisches Gerät, das verschiedene Arten von Medieninhalten
verarbeiten und wiedergeben kann. Beispiele für solche Geräte sind Smartphones,
Videospielsysteme, eigenständige VR-Headsets oder Computer. Diese Geräte
haben eine Hauptfunktion, bieten aber auch zusätzliche Funktionen, die über
ihren ursprünglichen Verwendungszweck hinausgehen.

Q: Wie nimmt der Mensch seine Umwelt wahr?
A: - Sehen ~70%
- Hören ~20%
- Riechen ~5%
- Schmecken ~4%
- Tasten ~1%

Q: Welche Repräsentationen von Text kennen Sie?
A: - ASCII, ANSI, ISO, UTF
- Marked-Up Text (z.B. HTML, XML)
- Hypertext (www)

Q: Was ist ASCII
A: ASCII, oder American Standard Code for Information Interchange, ist ein 7-
Bit-Zeichensatz, der 1963 eingeführt wurde. Er kodiert 128 Zeichen, darunter
Steuerzeichen, Zahlen, Sonderzeichen und das lateinische Alphabet.

Q: Was ist ANSI?
A: ANSI ist eine 8-Bit-Erweiterung von ASCII, die vom American National
Standards Institute entwickelt wurde. Sie unterstützt 256 Zeichen und
enthält ANSI-Escapesequenzen zur Steuerung von Cursor und Farben in
Textterminals.

Q: Was ist UTF?
A: UTF (Unicode Transformation Format) ist ein Standard für die UnicodeZeichenkodierung, der verschiedene Formate wie UTF-8, UTF-16 und UTF32 umfasst. UTF-8 ist das beliebteste Format und abwärtskompatibel mit
ASCII, wobei es bis zu 4 Bytes pro Zeichen verwendet, um eine breite
Palette von Schriftzeichen darzustellen.

Q: Nennen Sie drei versch. Arten von Operationen, die auf Text
angewendet werden können.
A: - Formatierung: Ein Beispiel ist die Verwendung von Markdown oder HTML zur Strukturierung von Texten.
- Mustererkennung und Suche: Ein Beispiel ist die Verwendung von regulären Ausdrücken zur Suche nach bestimmten Textmustern.
- Verschlüsselung: Ein Beispiel ist die Anwendung von AES (Advanced Encryption Standard) zur sicheren Verschlüsselung von Textdaten.

Q: Was ist Sound?
A: Sound ist eine Schwingung, die sich als Schallwelle durch ein Medium wie Luft,
Wasser oder feste Stofe ausbreitet und vom menschlichen Ohr als
Hörwahrnehmung interpretiert werden kann.

Q: Was misst die Frequenz in Bezug auf Sound?
A: Die Frequenz misst die Tonhöhe. Je höher die Frequenz, desto höher ist der Ton.
Eine Verdopplung der Frequenz entspricht musikalisch einem Anstieg um eine
Oktave.

Q: Welcher Frequenzbereich ist für den Menschen hörbar?
A: Der für den Menschen hörbare Frequenzbereich liegt ungefähr zwischen 16 Hz und
20.000 Hz.

Q: Welche Eigenschaft einer Schallwelle bestimmt die
Lautstärke?
A: Die Amplitude der Druckwelle ist ein Maß für die Lautstärke.

Q: Welche Rolle spielt die Wellenlänge im Phänomen der
Beugung von Schallwellen?
A: Die Wellenlänge ist entscheidend für die Beugung von Schallwellen, bei der
Wellen von ihrem geraden Pfad abweichen und um Hindernisse herum "spähen".
Dieser Efekt ist stärker ausgeprägt, wenn die Wellenlänge größer als das
Hindernis ist, was als "Um-die-Ecke-Hören" bekannt ist.

Q: Was ist der Unterschied zwischen Refraktion und Dispersion
von Schallwellen?
A: Refraktion bezieht sich auf die Richtungsänderung von Schallwellen, wenn sie
durch Bereiche mit unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten reisen.
Dispersion hingegen beschreibt, wie sich die Stärke der Refraktion für
verschiedene Tonhöhen unterscheidet, wobei dieser Efekt nur bei höheren
Frequenzen über 100 kHz auftritt.

Q: Was ist der Unterschied zwischen Ton, Sound und Geräusch?
A: - Ein Ton ist eine einzelne Sinuswelle, beschrieben durch eine sinusförmige Funktion p(t).
- Ein Sound entsteht durch die Überlagerung eines Grundtons, der als Tonhöhe wahrgenommen wird, und Obertöne, die als Klangfarbe (Timbre) wahrgenommen werden. Die Funktion p(t) ist eine allgemeine periodische Funktion mit der Grundfrequenz fg.
- Ein Geräusch hat keinen erkennbaren Grundton und wird durch eine aperiodische Funktion p(t) beschrieben

Q: Was ist ein Frequenzspektrum?
A: Ein Frequenzspektrum ist eine Darstellung, die zeigt, wie die Amplituden von Schwingungen über verschiedene Frequenzen verteilt sind. Es wird durch die Überlagerung von Grundfrequenzen und Obertönen gebildet, die zusammen einen Klang oder ein Geräusch ergeben. Wenn man die Amplituden dieser Schwingungen in Abhängigkeit von der Frequenz in einem Diagramm aufträgt, erhält man das Frequenzspektrum.
Es gibt zwei Haupttypen von Frequenzspektren:
- Diskretes Spektrum: Bei Klängen, wie z.B. musikalischen Tönen, bestehen die Frequenzen aus einem Grundton und ganzzahligen Vielfachen davon, den Obertönen. Diese Frequenzen haben ein ganzzahliges Verhältnis zur Grundfrequenz.
- Kontinuierliches Spektrum: Bei allgemeinen Schallereignissen, wie Geräuschen, gibt es unendlich viele einzelne Schwingungen, deren Frequenzwerte kontinuierlich entlang der Frequenzachse verteilt sind. Dies führt zu einer kontinuierlichen mathematischen Funktion p = p(f)+

Q: Was ist die diskrete Fouriertransformation (DFT)?
A: Die diskrete Fouriertransformation (DFT) ist ein mathematisches Verfahren, das ein
Signal aus seinem ursprünglichen Bereich, wie Zeit oder Raum, in den
Frequenzbereich überführt. Sie ermöglicht die Analyse der Hauptfrequenzen,
Amplituden und Phasen eines Signals.

Q: Was ist die Fast Fouriertransformation (FFT)?
A: Die schnelle Fouriertransformation (Fast Fourier Transform, FFT) ist ein Algorithmus
zur efzienten Berechnung der diskreten Fouriertransformation. Sie wird weitläufig
in verschiedenen Anwendungen in Ingenieurwesen, Musik, Wissenschaft und
Mathematik eingesetzt. Ein entscheidender Vorteil der FFT ist die Reduzierung der
Komplexität von O(N^2) auf O(N log N), wobei N die Datengröße darstellt. Dies
macht die FFT besonders nützlich für die Verarbeitung großer Datenmengen.

Q: Was ist der Schalldruckpegel (Sound Pressure Level (SPL))?
A: Der Schalldruckpegel (Sound Pressure Level, SPL) ist ein Maß, das verwendet wird, um die Lautstärke eines Schalls in einer für den Menschen sinnvollen Weise darzustellen. Aufgrund des enormen Bereichs, den das menschliche Gehör abdecken kann – vom Hörschwellenwert bis zur Schmerzgrenze, was einem Verhältnis von 1 zu 2.000.000 entspricht – wird eine logarithmische Skala verwendet, um diesen Bereich auf ein handhabbares Maß zu reduzieren.
Die Skala des Schalldruckpegels wird in Dezibel (dB) angegeben, wobei der Hörschwellenwert bei 0 dB und die Schmerzgrenze bei etwa 120 dB liegt. Diese logarithmische Darstellung entspricht besser der menschlichen Wahrnehmung von Lautstärkeunterschieden, da Experimente gezeigt haben, dass unsere Wahrnehmung von Lautstärkeunterschieden einem logarithmischen Gesetz folgt. Daher gibt der Schalldruckpegel unsere Wahrnehmung von Lautstärke genauer wieder als die Angabe eines absoluten Schalldruckwertes.

Q: Was ist Sound Level Addition?
A: Die Addition von Schalldruckpegeln, oder Sound Level Addition, beschreibt, wie
man den Gesamtschalldruckpegel berechnet, wenn mehrere Schallquellen mit
gleicher Intensität überlagert werden.

Q: Wie ist die Lautstärke in Phon definiert?
A: Die Lautstärke in Phon eines bestimmten Tons ist definiert als der Schalldruckpegel in dB SPL eines 1-kHz-Referenztons, der als gleich laut wie der bestimmte
Ton wahrgenommen wird.

Q: Wie kann man den Lautstärkepegel eines Tons mit einer
Frequenz von 100 Hz und einem Schalldruckpegel von 60 dB
aus den Kurven gleicher Lautstärke ablesen?
A: Aus den Kurven gleicher Lautstärke kann man ablesen, dass ein Ton mit einer Frequenz von 100 Hz und einem Schalldruckpegel von 60 dB einem Lautstärkepegel von etwa 50 Phon entspricht. Das bedeutet, dass dieser Ton als gleich laut wahrgenommen wird wie ein 1000-Hz-Ton mit einem Schalldruckpegel von 50 dB.

Q: Wie hören wir?
A: Wir hören durch einen Prozess, bei dem Schallwellen eine entscheidende Rolle spielen. Zunächst trefen Schallwellen auf das Trommelfell. Das Trommelfell überträgt diese Schwingungen dann auf die Gehörknöchelchenkette im Mittelohr. Diese Kette besteht aus drei kleinen Knochen: Hammer, Amboss und Steigbügel. Der Steigbügel ist das letzte Glied in dieser Kette und überträgt die Schwingungen an das ovale Fenster. Durch die Bewegung des ovalen Fensters wird die Endolymphe, eine Flüssigkeit in der Scala vestibuli des Innenohrs, in Schwingung versetzt. Diese Schwingungen werden schließlich in Nervenimpulse umgewandelt, die das Gehirn als Schall wahrnimmt.

Q: Was passiert in der Cochlea?
A: In der Cochlea (Hörschnecke) finden mehrere wichtige Prozesse statt, die für das Hören entscheidend sind. Die Cochlea besteht aus drei übereinanderliegenden, flüssigkeitsgefüllten Gängen:
- Scala vestibuli (Vorhoftreppe)
- Scala media oder Cochleagang (Spiralgang)
- Scala tympani (Paukenstreppe)
Diese Gänge sind durch Membranen voneinander getrennt. Die Basilarmembran trennt die Scala media von der Scala tympani. Auf der Basilarmembran befinden sich etwa 15.000 Haarzellen, die in zwei Gruppen unterteilt sind:
- Äußere Haarzellen: Diese sind in drei Reihen angeordnet und dienen dazu, die wandernden Schallwellen innerhalb der Cochlea zu verstärken und vorzufiltern.
- Innere Haarzellen: Diese sind in einer Reihe angeordnet und führen die Umwandlung von mechanischen Schwingungen in Nervenimpulse durch, ein Prozess, der als Transduktion bekannt ist.
Wenn Schallwellen durch die Flüssigkeit in der Scala vestibuli übertragen werden, erzeugen sie Wanderwellen auf der Basilarmembran. Diese Wanderwellen stimulieren die Haarzellen. Die äußeren Haarzellen verstärken die Schwingungen und filtern bestimmte Frequenzen vor, während die inneren Haarzellen die mechanischen Schwingungen in elektrische Signale umwandeln, die dann über den Hörnerv an das Gehirn weitergeleitet werden. Das Gehirn interpretiert diese Signale schließlich als Schall.

Q: Wie lassen sich Ort und Richtung eines Geräusches
bestimmen?
A: - Interaural Time Diference (ITD): Zeitunterschied zwischen den Ohren, hilft bei Richtung.
- Interaural Level Diference (ILD): Lautstärkeunterschied zwischen den Ohren, nützlich bei hohen Frequenzen.
- Kopfdrehung: Verbessert Genauigkeit der Lokalisierung.
- Form des äußeren Ohres (Pinna): Form der Ohrmuschel hilft bei vertikaler Position.
- Spektrale Hinweise: Frequenzabhängige Verstärkungen helfen bei Höhenbestimmung.
- Binauraler Höreindruck: Kombination der Informationen beider Ohren für räumliches Hörbild.

Q: Was ist 1 MEL?
A: MEL (Mel-Skala):
Die Mel-Skala ist eine Einheit zur Messung der wahrgenommenen Tonhöhe. Sie
wurde entwickelt, um die nichtlineare Art und Weise zu berücksichtigen, wie
Menschen Tonhöhen wahrnehmen. Ein Ton von 1000 Hz bei 40 dB über der
Hörschwelle wird standardmäßig als 1000 Mel definiert.

Q: Was ist 1 BARK genau?
A: Die Bark-Skala ist eine Skala, die Frequenzen (Hz) in Einheiten der kritischen
Bandbreite umrechnet. Sie wird verwendet, um die Frequenzgruppen des
menschlichen Gehörs zu beschreiben. Sie wurde nach Heinrich Barkhausen
benannt und ist eine psychoakustische Skala, die die Frequenzgruppen des
menschlichen Gehörs in 24 kritische Bänder unterteilt. Ein Bark entspricht einer
kritischen Bandbreite des menschlichen Gehörs.

Q: Was ist die kritische Bandbreite?
A: Die kritische Bandbreite ist die Frequenzbandbreite, innerhalb derer das
menschliche Gehör Töne als einheitlichen Klang wahrnimmt und nicht mehr als
separate Frequenzen unterscheiden kann.

Q: Wie groß ist ein kritisches Band?
A: Die Größe eines kritischen Bandes variiert in Abhängigkeit von der Frequenz.
- Bei niedrigen Frequenzen (unter 500 Hz) beträgt die kritische Bandbreite etwa 100 Hz.
- Bei mittleren Frequenzen (zwischen 500 Hz und 2000 Hz) kann die kritische Bandbreite zwischen 100 Hz und 500 Hz liegen.
- Bei hohen Frequenzen (über 2000 Hz) kann die kritische Bandbreite bis zu 4000 Hz betragen.

Q: Was ist der Zusammenhang zwischen kritischen Bändern und
Haarzellen?
A: Kritische Bänder und Haarzellen sind eng miteinander verbunden, da die
Haarzellen in der Cochlea die physiologische Grundlage für die Bildung kritischer
Bänder bilden. Die Haarzellen, die auf bestimmte Frequenzen spezialisiert sind,
ermöglichen die Frequenzanalyse und -gruppierung, die zur Wahrnehmung
kritischer Bänder führt. Durch ihre Anordnung und Funktion tragen die Haarzellen
dazu bei, dass das Gehör verschiedene Frequenzen in kritische Bänder einteilt,
was für die menschliche Hörwahrnehmung essentiell ist

Q: Erklären Sie kurz, warum die "Ruhehörschwelle" (resting
hearing threshold) für die MPEG-Audiokodierung von
entscheidender Bedeutung ist und wie sie im Zusammenhang
mit der Maskierung genutzt wird.
A: Die Ruhehörschwelle ist für die MPEG-Audiokodierung entscheidend, da sie den
frequenzabhängigen minimalen Schallpegel angibt, der überhaupt
wahrgenommen werden kann. Für die Kompression wird ein psychoakustisches
Modell verwendet, das die aktuelle Hörschwellenkurve basierend auf dem
Audiosignal und dem Maskierungsefekt berechnet. Frequenzkomponenten
werden dann so quantisiert, dass das Quantisierungsrauschen knapp unter dieser
aktuellen Hörschwellenkurve liegt. Dies ermöglicht eine grobe Quantisierung und
somit kleinere Wortlängen, wo Maskierung auftritt, da das Rauschen dort ohnehin
nicht wahrnehmbar wäre.

Q: Welche Rolle spielt die zeitliche Variabilität des Audiosignals
für die Berechnung der Hörschwelle im Kontext der MPEGAudiokodierung?
A: Da Audiosignale zeitlich variieren, ist die Hörschwelle nicht konstant, sondern
ändert sich ständig. Das psychoakustische Modell in der MPEG-Audiokodierung
muss daher die aktuelle Hörschwellenkurve für jeden Zeitpunkt neu berechnen.
Dies ist entscheidend, um die Maskierungsefekte dynamisch zu berücksichtigen
und eine efziente Kompression zu gewährleisten, indem Quantisierungsrauschen
immer knapp unter der jeweils aktuellen, durch das Signal beeinflussten
Hörschwelle gehalten wird.

Q: Was ist Digitales Audio?
A: Digitales Audio ist die Darstellung von Schallwellen als eine Reihe von Zahlen, im Gegensatz zu analogen, kontinuierlichen Signalen. Dieser Prozess beginnt mit der Abtastung (Sampling), bei der das analoge Signal in regelmäßigen Intervallen gemessen wird, gefolgt von der Quantisierung, bei der jede Messung in einen diskreten numerischen Wert umgewandelt und binär gespeichert wird. Die Vorteile von digitalem Audio liegen in der Möglichkeit verlustfreier Kopien, der Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen, den flexiblen Bearbeitungsmöglichkeiten und der efzienten Speicherung sowie Verteilung.

Q: Was ist Aliasing?
A: Aliasing ist ein Efekt, der auftritt, wenn ein kontinuierliches Signal abgetastet
(sampled) wird und dabei verschiedene Signale nach der Abtastung
ununterscheidbar werden, also zu "Aliassen" voneinander. Es äußert sich oft als
Verzerrung oder Artefakt im rekonstruierten Signal, das sich dann vom
ursprünglichen kontinuierlichen Signal unterscheidet. Dies geschieht, wenn die
Abtastrate nicht hoch genug ist, um die höchsten Frequenzen des Originalsignals
korrekt zu erfassen, wodurch diese Frequenzen fälschlicherweise als niedrigere
Frequenzen interpretiert werden

Q: Was besagt das Nyquist-Shannon Theorem?
A: Das Nyquist-Shannon-Theorem besagt, dass ein abgetastetes analoges Signal
ohne Informationsverlust vollständig rekonstruiert werden kann, wenn die
Abtastfrequenz (f_s) mindestens doppelt so hoch ist wie die höchste im Signal
vorkommende Frequenz (f_max). Diese Bedingung f_s ≥ 2 × f_max ist entscheidend,
um Aliasing zu vermeiden und sicherzustellen, dass alle relevanten Informationen
des Originalsignals bei der Digitalisierung erfasst werden. Die minimale
Abtastrate, die dieser Bedingung entspricht, wird als Nyquist-Rate oder NyquistFrequenz bezeichnet.

Q: Was ist Quantisierung und Dithering?
A: Quantisierung ist der Prozess, bei dem die kontinuierlichen Spannungswerte eines abgetasteten Audiosignals diskreten numerischen Werten zugewiesen werden. Dabei wird der gesamte Spannungsbereich in Quantisierungsintervalle (Q) unterteilt, und jeder kontinuierliche Wert wird dem nächstgelegenen numerischen Wert zugeordnet. Die Qualität der Quantisierung hängt von der Größe dieser Intervalle ab, die wiederum durch die Länge des Datenwortes (Bittiefe) bestimmt wird: Je kleiner Q, desto höher die Qualität.
Ein Quantisierungsfehler entsteht, wenn der zugewiesene numerische Wert vom ursprünglichen abgetasteten Wert um maximal 0,5 Q abweichen kann. Dieser 18 Fehler ist bei der Rekonstruktion des Signals als hörbares "Quantisierungsrauschen" wahrnehmbar. Dithering ist eine Technik, bei der dem Audiosignal vor der Quantisierung ein geringes, zufälliges Rauschen hinzugefügt wird. Dies hilft, das hörbare Quantisierungsrauschen zu "verwischen" und es weniger störend erscheinen zu lassen, indem es in ein gleichmäßigeres, weniger aufälliges Rauschen umgewandelt wird, anstatt in diskrete, harsche Artefakte.

Q: Erläutern Sie den Unterschied zwischen linearer und nichtlinearer Quantisierung im Audiobereich und nennen Sie einen
Vorteil der nicht-linearen Methode
A: Bei der linearen Quantisierung sind die Quantisierungsintervalle (Q) über den gesamten Spannungsbereich konstant, was eine gleichmäßige Auflösung bedeutet und in der Audiotechnik weit verbreitet ist. Im Gegensatz dazu verwendet die nicht-lineare Quantisierung unterschiedlich große Intervalle: kleine Werte erhalten kleinere Quantisierungsfehler, während große Werte größere Fehler aufweisen.
Ein Vorteil der nicht-linearen Methode ist, dass das Quantisierungsrauschen bei hohen Signalen oft maskiert wird, was auch bei geringerer Auflösung eine passable Qualität ermöglicht und sie besonders für Systeme mit niedriger Übertragungsbandbreite nützlich macht.

Q: Nennen und beschreiben Sie kurz drei wesentliche
Charakteristiken von digitalem Audio, die für dessen
Funktionsweise und Vorteile entscheidend sind.
A: 1. Abtastung (Sampling): Das kontinuierliche analoge Signal wird in diskreten Zeitintervallen gemessen und in einzelne Samples umgewandelt. Die Abtastrate bestimmt, wie oft pro Sekunde diese Messungen erfolgen, und ist entscheidend für die Erfassung hoher Frequenzen.
2. Quantisierung: Die Amplitudenwerte der abgetasteten Samples werden in diskrete numerische Werte umgewandelt. Die Bittiefe bestimmt die Anzahl der möglichen Werte und somit die Auflösung und den Dynamikbereich des digitalen Signals.
3. Interleaving: Bei Mehrkanal-Audio (z.B. Stereo) werden die Samples der einzelnen Kanäle abwechselnd angeordnet und gespeichert oder übertragen. Dies gewährleistet die korrekte zeitliche Synchronisation der Kanäle bei der Wiedergabe.

Q: Was ist MIDI?
A: MIDI (Musical Instrument Digital Interface) ist ein digitales Kommunikationsprotokoll
und eine Musikbeschreibungssprache, die es elektronischen Musikinstrumenten
und Geräten wie Computern, Synthesizern und Keyboards ermöglicht,
miteinander zu kommunizieren. Im Gegensatz zu digitalem Audio, das den
eigentlichen Klang speichert, übermittelt MIDI Steuerdaten über musikalische
Ereignisse – wie Noten (Tonhöhe, Dauer, Anschlagstärke), Controller-Bewegungen
und Tempo – in binärer Form. Instrumente erzeugen dann basierend auf diesen
MIDI-Daten den tatsächlichen Klang. Wichtige Konzepte wie Timing Clocks zur
Zeitstempelung von Nachrichten und MIDI Time Code (MTC) zur Synchronisation
mit Film oder Video ermöglichen eine präzise Steuerung und Koordination in der
Musikproduktion. Eine Digital Audio Workstation (DAW) nutzt MIDI, um virtuelle
Instrumente und Efekte zu steuern und Musik zu komponieren, zu bearbeiten und
zu produzieren.

Q: Was ist Open Sound Control (OSC)?
A: Open Sound Control (OSC) ist ein Netzwerkprotokoll, das 2002 spezifiziert wurde
und zur Kommunikation zwischen Sound-Synthesizern, Computern und anderen
Multimedia-Geräten dient, beispielsweise für musikalische Darbietungen oder
Show-Steuerung. Es wird oft als moderne Alternative zu MIDI betrachtet,
insbesondere wenn eine höhere Auflösung und ein reichhaltigerer Parameterraum
gewünscht sind. Zu den Hauptmerkmalen von OSC gehören ein ofenes,
dynamisches, URI-ähnliches Benennungsschema, die Unterstützung von
symbolischen und hochauflösenden numerischen Daten, eine
Musterabgleichssprache für mehrere Empfänger, hochauflösende Zeitstempel und
die Möglichkeit, Nachrichten in "Bundles" zu senden, deren Efekte gleichzeitig
auftreten sollen.

Q: Was ist ein Codec?
A: Ein Codec ist ein Gerät oder Computerprogramm, das einen digitalen
Datenstrom oder ein Signal kodiert und dekodiert. Der Begrif "Codec" ist eine
Kombination aus den Wörtern "Encoder" und "Decoder". Typischerweise besteht
ein Codec aus einem Paar von Algorithmen, die für die Kodierung und
Dekodierung zuständig sind. Ein Audiocodec beispielsweise wandelt analoge
Audiosignale in digitale Signale um, um sie zu übertragen oder zu speichern. Ein
Empfangsgerät verwendet dann einen Audiodecoder, um die digitalen Signale
zur Wiedergabe wieder in analoge Form umzuwandeln. Codecs können die
Daten auch komprimieren, um die Übertragungsbandbreite oder den
Speicherplatz zu reduzieren.

Q: Was ist der Unterschied zwischen Lossless und Lossy
Kompression?
A: Bei der verlustfreien Kompression (lossless) sind die dekomprimierten Daten absolut identisch mit den ursprünglichen Daten. Das bedeutet, dass keine Informationen während des Kompressionsprozesses verloren gehen. Man kann sich das wie das Packen einer Datei in ein ZIP-Archiv vorstellen – wenn man sie entpackt, ist sie genau dieselbe wie das Original.
Im Gegensatz dazu verwendet die verlustbehaftete Kompression (lossy) ungenaue Annäherungen und verwirft teilweise Daten, um den Inhalt darzustellen. Hierbei gehen Informationen verloren, die nicht wiederhergestellt werden können, wenn die Daten dekomprimiert werden. Dies wird oft bei Multimedia-Dateien wie Bildern (z.B. JPEG) oder Audio (z.B. MP3) verwendet, wo kleine Qualitätsverluste für das menschliche Auge oder Ohr oft nicht wahrnehmbar sind, aber eine erhebliche Reduzierung der Dateigröße ermöglichen.

Q: Wer ist die Motion Picture Experts Group (MPEG)?
A: Die Motion Picture Experts Group (MPEG) ist eine Arbeitsgruppe von Experten, die sich mit der Entwicklung von Standards für die digitale Kodierung von Audio- und Videodaten beschäftigt. Sie ist Teil der International Organization for Standardization (ISO) und der International Electrotechnical Commission (IEC). MPEG hat im Laufe der Jahre eine Reihe von weit verbreiteten Standards entwickelt, die die Art und Weise, wie wir digitale Medien konsumieren, maßgeblich beeinflusst haben.
Dazu gehören unter anderem:
- MPEG-1: Bekannt für die Entwicklung des MP3-Audioformats. 22
- MPEG-2: Wird häufig für digitale Fernsehübertragungen (DVB), DVDs und Blu-ray Discs verwendet.
- MPEG-4: Ein vielseitiger Standard, der für Web-Streaming, mobile Geräte und hochauflösendes Video eingesetzt wird. Er umfasst auch das H.264/AVC-Videokodierungsformat.
- MPEG-7: Ein Standard zur Beschreibung von Multimedia-Inhalten, der die Suche und das Management von Audio- und Videodaten erleichtern soll.
- MPEG-21: Ein Framework für Multimedia-Anwendungen, das sich mit der Definition einer "digitalen Element-Architektur" befasst.
Im Grunde genommen ist MPEG dafür verantwortlich, die technischen Spezifikationen zu definieren, die es ermöglichen, dass digitale Videos und Audios efzient komprimiert, gespeichert und über verschiedene Geräte und Plattformen hinweg wiedergegeben werden können. Ihre Arbeit hat einen enormen Einfluss auf die Entwicklung des Internets, des digitalen Fernsehens und der mobilen Kommunikation gehabt.

Q: Beschreibe den allgemeinen Ansatz von MPEG-1/2 Layer-3?
A: Der allgemeine Ansatz von MPEG-1/2 Layer-3 (MP3) basiert auf einer asymmetrischen Spezifikation von Encoder und Decoder. Der Encoder ist nicht präzise im Standard festgelegt; stattdessen werden die grundlegenden Bausteine beschrieben. Dies ermöglichte es den Implementierern des Standards, ihre eigenen Algorithmen zur Entfernung von Informationen aus dem Audio-Input zu entwickeln. Infolgedessen entstanden viele verschiedene MP3-Encoder, die Dateien von unterschiedlicher Qualität produzierten, da jeder Encoder seine eigene Methode zur Datenreduktion anwendete. Im Gegensatz dazu ist die Dekodierung sorgfältig im Standard definiert. Die meisten Decoder sind daher "Bitstream-kompatibel", was bedeutet, dass sie die komprimierten Daten korrekt in Audio umwandeln können. Die Unterschiede zwischen den Decodern liegen hauptsächlich in ihrer Rechenleistung, also wie efzient sie implementiert sind. Dieser Ansatz ermöglichte eine breite Kompatibilität bei der Wiedergabe, während gleichzeitig Raum für Innovationen und Optimierungen bei der Kompression gelassen wurde.

Q: Was ist die Modified Discrete Cosine Transform (MDCT)?
A: Die Modified Discrete Cosine Transform (MDCT) ist eine Schlüsseltechnologie in
der Audiokompression, die Audiosignale in den Frequenzbereich umwandelt. Sie
zeichnet sich durch eine Überlappung mit benachbarten Frequenzbändern aus,
was hilft, hörbare Artefakte an den Blockgrenzen zu vermeiden, ohne die
Datenmenge zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil der MDCT ist ihre Fähigkeit,
temporale Alias-Efekte zu verhindern, was für eine präzise und qualitativ
hochwertige Rekonstruktion des Audiosignals nach der Dekompression
entscheidend ist.

Q: Was ist ein Pre-Echo?
A: Ein Pre-Echo ist ein hörbares Artefakt, das bei der Audiokompression auftreten kann, insbesondere bei Signalabschnitten mit einem sehr schnellen Anstieg der 26 Lautstärke, wie zum Beispiel bei einem Schlagzeugschlag oder einem Gitarrenanschlag (einem sogenannten "Attack").
Das Problem entsteht, weil der Kompressionsalgorithmus (insbesondere die Quantisierung) Rauschen über die gesamte Länge eines verarbeiteten Audiofensters verteilt. Wenn nun in diesem Fenster ein plötzlicher, lauter Ton auftritt, wird das durch die Kompression erzeugte Rauschen im stillen Bereich vor diesem lauten Ton hörbar. Normalerweise würde dieses Rauschen vom lauten Ton maskiert werden, aber da es vor dem Ton liegt, ist es in der Stille unmaskiert und somit als "Pre-Echo" wahrnehmbar. Es klingt wie ein kurzes, leises Vorab-Geräusch des eigentlichen lauten Tons.
MPEG-Standards wie MP3 und AAC haben Strategien entwickelt, um dieses Problem zu mindern, beispielsweise durch die Verwendung kürzerer Analysefenster bei solchen Signalabschnitten oder durch fortgeschrittenere Techniken wie Temporal Noise Shaping (TNS) bei AAC.

Q: Wie funktioniert Hufman Encoding?
A: Die Hufman-Kodierung ist eine verlustfreie Kompressionsmethode, die in der
Audiokompression (wie bei MP3) nach der verlustbehafteten Quantisierung
angewendet wird. Sie funktioniert als statistische Kodierung, indem sie die
Häufigkeit des Auftretens einzelner Zeichen oder Datenbytes nutzt. Dabei werden
den am häufigsten vorkommenden Zeichen die kürzesten Binärcodes zugewiesen,
während selteneren Zeichen längere Codes erhalten. Um diese Codes zu
bestimmen, wird ein binärer Baum konstruiert, dessen Blätter die zu kodierenden
Zeichen darstellen und dessen Knoten die Auftrittswahrscheinlichkeiten der
Zeichen in den jeweiligen Unterbäumen tragen. Dies ermöglicht eine efziente
Reduzierung der Bitrate, ohne dass dabei Informationen verloren gehen.

Q: Was ist die MP3 Bandbreite?
A: Die MP3-Bandbreite bezieht sich auf die Bitrate, mit der eine MP3-Audiodatei kodiert wird, und ist ein direkter Indikator für die Audioqualität und die Dateigröße. Da MP3 ein verlustbehaftetes Kompressionsformat ist, verbessert sich die Audioqualität mit zunehmender Bitrate, da weniger Informationen verworfen werden.
Es gibt zwei Hauptarten der Bitratensteuerung:
- Constant Bit Rate (CBR): Hier bleibt die Bitrate über die gesamte Audiodatei hinweg konstant. Das ist einfach zu handhaben, kann aber in komplexen Musikpassagen zu Qualitätseinbußen führen oder in einfachen Passagen unnötig viel Speicherplatz verbrauchen.
- Variable Bit Rate (VBR): Bei VBR wird die Bitrate dynamisch an die Komplexität des Audiomaterials angepasst. Weniger komplexe Passagen erhalten eine niedrigere Bitrate, während komplexere Abschnitte eine höhere Bitrate erhalten, um die Qualität zu erhalten. Dies führt zu einer besseren Qualität bei kleinerer Dateigröße im Vergleich zu CBR. Im MP3- Kontext wird oft auch von Average Bitrate (ABR) gesprochen, die eine Mischform darstellt.
Typische Bitraten reichen von 32 kbit/s, was meist nur für Sprache akzeptabel ist, über gängige Qualitäten wie 128 oder 192 kbit/s für Musik, bis hin zur höchsten vom MP3-Standard unterstützten Bitrate von 320 kbit/s, die eine sehr hohe Audioqualität bietet.

Q: Was ist ein Spektrogramm?
A: Ein Spektrogramm ist eine visuelle Darstellung des Frequenzspektrums eines Signals, das sich mit der Zeit verändert

Q: Welche drei häufigen Arten von Artefakten können bei
verlustbehafteten Audiokompression auftreten?
A: - Verlust der Bandbreite: Dies äußert sich oft darin, dass keine Signale oberhalb einer bestimmten Frequenz (z.B. 16 kHz) mehr vorhanden sind. Dies geschieht, weil der Kompressionsalgorithmus hohe Frequenzen, die für das menschliche Ohr weniger kritisch sind oder viel Speicherplatz beanspruchen, stark reduziert oder ganz entfernt, um die Dateigröße zu minimieren. Das Ergebnis ist ein weniger brillanter oder "dumpfer" Klang.
- Pre-Echoes: Ein Pre-Echo ist ein hörbares Artefakt, das als leises VorabGeräusch vor einem plötzlichen, lauten Klangereignis (z.B. einem Schlagzeugschlag) auftritt. Der Name "Pre-Echo" kann irreführend sein, da es sich nicht um ein echtes Echo handelt, sondern um Quantisierungsrauschen, das sich über das gesamte Verarbeitungsfenster verteilt.
- Rauigkeit (Roughness) / "Double-Speak": Diese Artefakte treten typischerweise bei niedrigen Bitraten und/oder niedrigeren Abtastfrequenzen auf. Sie entstehen, wenn die Zeitauflösung des Kodierers nicht ausreicht, um der schnellen zeitlichen Struktur bestimmter Signale zu folgen. Dies kann zu einem "roboterartigen" Klang oder einer allgemeinen "Rauigkeit" im Audio führen, da die feinen zeitlichen Details des Signals nicht präzise genug abgebildet werden können.

Q: Was ist Dolby Digital?
A: Dolby Digital (AC-3) ist ein Mehrkanal-Audio-Kodierungsstandard, der bis zu
sechs diskrete Audiokanäle unterstützt, am bekanntesten im "5.1"-Modus mit fünf
Vollbereichskanälen und einem Tiefrequenz-Efektkanal für den Subwoofer.
Basierend auf der verlustbehafteten MDCT-Kompression, unterstützt es
Abtastraten bis 48 kHz. Seit 2017 sind die Patente abgelaufen, wodurch es frei
nutzbar ist und weit verbreitet in Heimkinos und digitalen Medien zum Einsatz
kommt.

Q: Was ist Spatial Audio?
A: Spatial Audio, oder räumliches Audio, ist eine Technologie, die darauf abzielt, ein
immersives Klangerlebnis zu schafen, indem sie den Eindruck vermittelt, dass
Klänge aus verschiedenen Richtungen und Entfernungen im dreidimensionalen
Raum kommen. Im Gegensatz zu traditionellem Stereo-Sound, der Klänge nur von
links und rechts wiedergibt, nutzt Spatial Audio fortschrittliche Algorithmen, um die
Art und Weise zu simulieren, wie Schallwellen in einer realen Umgebung mit
unseren Ohren interagieren. Dies beinhaltet Efekte wie Reflexionen, Dämpfung
und die Art und Weise, wie unser Kopf und unsere Ohren den Klang beeinflussen.
Das Ergebnis ist ein viel realistischeres und fesselnderes Hörerlebnis, das den
Zuhörer mitten ins Geschehen versetzt, sei es in Filmen, Videospielen oder Musik.

Q: Was ist Dolby Atmos?
A: Dolby Atmos ist eine immersive Audiotechnologie, die bis zu 128 "Audio-Objekte" nutzt, um Klänge präzise im dreidimensionalen Raum zu platzieren und zu bewegen, auch über Kopf. Im Heimkino wird es oft durch zusätzliche Deckenlautsprecher zu bestehenden 5.1- oder 7.1-Systemen erweitert. Die zugrunde liegende verlustfreie Kompression ist der Dolby TrueHD-Codec, der auf Meridian Lossless Packing basiert und hohe Audioqualität bei efzienter Datenreduktion bietet.

Q: Was ist das Kirchhof-Helmholtz Integral?
A: Das Kirchhof-Helmholtz-Integral ist eine fundamentale Gleichung in der
Wellenoptik und Akustik, die es ermöglicht, das Wellenfeld an einem beliebigen
Punkt im Raum zu berechnen, wenn das Wellenfeld und seine Normalableitung
auf einer geschlossenen Oberfläche bekannt sind. Es basiert auf dem
Huygens'schen Prinzip, das besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als
Ausgangspunkt für neue Elementarwellen betrachtet werden kann. Im
Wesentlichen beschreibt das Integral, wie sich Wellen von einer Quelle ausbreiten
und wie sie durch Hindernisse oder Öfnungen beeinflusst werden, indem es die
Beiträge aller Punkte auf einer umgebenden Fläche summiert. Es ist ein mächtiges
Werkzeug zur Analyse von Beugungs- und Ausbreitungsphänomenen.

Q: Wie kann der Mensch sehen?
A: Das Sehen ist ein komplexer Prozess, der beginnt, wenn Licht in das Auge einfällt
und auf die Hornhaut trift. Die Hornhaut und die Linse bündeln das Licht, um es
auf die Netzhaut zu fokussieren, wo sich lichtempfindliche Zellen befinden,
sogenannte Stäbchen und Zapfen. Die etwa 120 Millionen Stäbchen sind für das
Helligkeitssehen verantwortlich, während die etwa 7 Millionen Zapfen das
Farbsehen ermöglichen. Diese Zellen wandeln das Licht in elektrische Signale um,
die dann über den Sehnerv zum Gehirn weitergeleitet werden. Das Gehirn
verarbeitet diese Signale und erzeugt daraus ein Bild, das wir als visuelle
Wahrnehmung erfahren. Dieser Prozess ermöglicht es uns, unsere Umgebung zu
sehen und zu interpretieren.

Q: Was ist achromatisches Licht?
A: Achromatisches Licht bezieht sich auf Licht, das keine Farbinformationen enthält
und typischerweise in Schwarz, Weiß und verschiedenen Grautönen
wahrgenommen wird. Reines Schwarz oder Weiß ist dabei selten zu sehen. Bei
achromatischem Licht wird ausschließlich die Menge oder Energie des Lichts
gemessen. Wichtige Konzepte in diesem Zusammenhang sind Intensität, Luminanz
und Helligkeit. Luminanz beschreibt die Menge des Lichts, das von einem Objekt
emittiert, durchgelassen oder reflektiert wird, und wird in Candela pro
Quadratmeter (cd/m²) gemessen. Helligkeit hingegen ist subjektiv und wird vom
menschlichen Auge wahrgenommen, ohne dass sie durch eine Formel gemessen
werden kann. Das Auge ist empfindlich gegenüber Veränderungen im Verhältnis
der Intensität, nicht gegenüber den absoluten Werten der Intensitätsänderungen.
Kleine Veränderungen bei niedriger Intensität können dabei ähnlich
wahrgenommen werden wie größere Veränderungen bei hoher Intensität. Der
Dynamikumfang beschreibt das Verhältnis zwischen den minimalen und
maximalen Intensitäten, die wahrgenommen werden können.

Q: Was ist Illuminance?
A: Illuminance, auch Beleuchtungsstärke genannt, bezieht sich auf das einfallende
Licht, das wir nicht direkt sehen können, oft als Umgebungslicht bezeichnet. Es
handelt sich um Licht, das durch die Luft geht und eigentlich unsichtbar bleibt, bis
es von einem Objekt reflektiert wird, das wir dann als Luminanz wahrnehmen.
Illuminance wird in Lux (lx) gemessen, was dem Lichtstrom pro Flächeneinheit
entspricht (lm/m²). Sie beschreibt, wie stark eine Oberfläche beleuchtet wird, und
ist ein wichtiger Faktor in der Beleuchtungsplanung, um sicherzustellen, dass
ausreichend Licht für verschiedene Aktivitäten vorhanden ist.