Beitrag zur digitalen Signalverarbeitung in der Mikrofontechnik - Domke, Matthias 1972- (2015)
Mikrofone tragen als erstes Element in der Übertragungskette mit ihren Eigenschaften entscheidend zur Qualität einer Messung bzw. Aufnahme bei. In dieser Arbeit werden Möglichkeiten zur Beeinflussung der linearen und der räumlichen Übertragungseigenschaften von Mikrofonen durch Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung behandelt. Dazu wird zunächst die Analog-Digital-Umsetzung der Mikrofonsignale betrachtet. Durch eine Kombination aus linearer und nichtlinearer Quantisierung wird ein Verfahren entwickelt, mit dem Mikrofonsignale mit einem Dynamikumfang von mehr als 140 dB ohne sprunghafte Änderungen des Signal-Rauschabstandes, mit einem über weite Bereiche aussteuerungsunabhängigen Signal-Rauschabstand, ohne eine ungenauer werdende Quantisierung bei kleiner werdenden Signalamplituden und ohne eine Übersteuerung von AD-Umsetzern digitalisiert werden können. Die Beeinflussung der linearen und der räumlichen Übertragungseigenschaften von Mikrofonen wird durch die Verwendung von FIR-Filtern realisiert, für deren Entwurf speziell auf die Anwendung beim Mikrofon hin abgestimmte Algorithmen entwickelt werden. Diese beziehen sich auf die Konstruktion von Zielfunktionen, die Vorverarbeitung gemessener Mikrofon-Übertragungsfunktionen und die Nachbearbeitung der erzeugten FIR-Filterkoeffizienten. Damit können anwendungsspezifische Korrekturen des Amplitudenfrequenzgangs wie Freifeldentzerrungen bei unterschiedlichen Schalleinfallswinkeln, Diffusfeldentzerrung und Präsenzanhebung bei einem bestmöglichen Impulsverhalten des Mikrofons realisiert werden. Für die Anwendung der FIR-Filterung zur frequenzabhängigen Beeinflussung von Amplitude und Phase der Kapseln eines TWIN-Mikrofons wird ein Entwurfsverfahren entwickelt, mit dem sich die Richtcharakteristik und somit auch die Bündelung frequenzabhängig einstellen lassen. Dadurch werden Mikrofone realisiert++