Musik, Signalformen, Frequenzen – und wie sie zusammenhängen

Janos Buttgereit und Markus Biermann studieren Elektrotechnik im Master und haben im Labor für Nachrichtentechnik einen Signalverarbeitungskoffer entwickelt, der an Schulen zum Einsatz kommen soll.

Ihr „DSPmate“ soll anhand von Musik verdeutlichen, was es bedeutet, Audiosignale in Echtzeit zu verarbeiten und gleichzeitig einen spielerischen Zugang zu abstrakten Begriffen der Signalverarbeitung wie „Zeitsignale“ oder „Frequenzspektren“ schaffen. „Wenn ich damit an einer Schule bin und einen Schüler frage: ,Was ist gerade dein Lieblingssong?‘ und dann sein Smartphone anstöpsele, dann ist die Aufmerksamkeit schon mal da“, sagt Prof. Dr. Götz Kappen, in dessen Labor für Nachrichtentechnik der „DSPmate“ entstanden ist.

Und wenn dann die Musik spielt oder jemand ins Mikrofon spricht – digitale Daten also in Echtzeit per Lautsprecher herausgegeben werden –, erscheinen zwei Kurven auf dem integrierten Display: das Zeitsignal – also die Form der erzeugten Schallwelle – und das Frequenzspektrum – also die Auswertung, welche Tonfrequenzen in dem Signal enthalten sind. Dazu gibt es noch einen Equalizer, mit dem bestimmte Frequenzen verstärkt oder gedämpft werden können. Dessen Einstellung wird durch eine weitere Kurve visualisiert, kann direkt als Effekt im Frequenzspektrum optisch wahrgenommen werden und ist unmittelbar im Song zu hören. „Das Verständnis wird dadurch greifbarer, nicht nur für Schülerinnen und Schüler, sondern auch für Studierende“, sagt Buttgereit. „Man rechnet bei uns viel in der Vorlesung und die Kurven sind sehr abstrakt, aber hier hat man direkt die Reaktion und sieht, was passiert und wie das mathematisch aussieht.“

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