Facharbeit Inspirationen Physk Oberstufe

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R3jected

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Hallo :)

ich würde gerne meine Facharbeit über wie Wandlung von einer analogen Schwingung zu einem digitalem Signal schreiben (Weg von der Schallquelle zur MP3). Dennoch möchte ich noch Sachen wie Interferenz, Schwebungen, Reflexionen, Verstärkungen einbauen.
Mir fehlt es noch an Inspirationen und Material zum einlesen in das Thema.
Es wäre nett, wenn es Leute geben die mir ihre Facharbeit bereitstellen würden, oder mir Anregungen für Experimente und Literaturempfehlungen zu dem Thema geben könnten.


Grüße
 
Hallo und :welcome:

Ich will ja nicht alle Illusionen auf einmal zerstören, aber die wenigsten hier sind ausgebildete Fachleute und selbst wenn, müssen die diesen Thread erstmal entdecken und dann noch so nett sein, ihre Arbeit an dich übermitteln.
Im Interesse deiner eigenen Zeit würde ich noch weitere Schienen fahren...

Ich denke, die meiste Unterstützung wirst du bei Themen der Raumakustik finden können. Sowas wie "Einflussgrößen einer akustischen Aufnahme in unoptimierter, akustischer Umgebung".
 
Ich denke, die meiste Unterstützung wirst du bei Themen der Raumakustik finden können. Sowas wie "Einflussgrößen einer akustischen Aufnahme in unoptimierter, akustischer Umgebung".

denke ich auch. Erweitern ist auch gut, da ja z.B. der Charakter eines Raumes oder z.B: Konzerthalle immer anders ist. Interessant war auch das Thema, dass die Hardware-Synthesizer für manche mit gleich gespielten Presets "anders" klingen sollen. Da Vergleiche mit aufnehmen starten oder so. Aber soll ja nur ne Anregung sein.
 
Hi,

ich hab in einer Arbeit mal etwas zu Akustik gemacht (also hauptsächlich Grundlagen, Begriffsdef. usw.)
Komme aber erst heute abend dazu die rauszusuchen, werd mich dann per PN bei dir melden.
 
ich würde gerne meine Facharbeit über wie Wandlung von einer analogen Schwingung zu einem digitalem Signal schreiben (Weg von der Schallquelle zur MP3). Dennoch möchte ich noch Sachen wie Interferenz, Schwebungen, Reflexionen, Verstärkungen einbauen.
MP3 ist noch mal ein Thema für sich. Darüber allein könnte man schon eine Facharbeit schreiben.
Ich würde das daher eher auf den Weg bis zur PCM Waveform beschränken.
 
Hast eine PM.
 
Vielen Dank für all eure Beteiligung!
Für weitere Ideen und Anregung bin ich immernoch offen!
 
ich würde gerne meine Facharbeit über wie Wandlung von einer analogen Schwingung zu einem digitalem Signal schreiben (Weg von der Schallquelle zur MP3). Dennoch möchte ich noch Sachen wie Interferenz, Schwebungen, Reflexionen, Verstärkungen einbauen.

Klingt nach einem ziemlichen Rundumschlag. Wenn du nicht nen 1000 Seiten Wälzer schreiben willst, andererseits aber auch nicht nur die Oberfläche von allem ankratzen willst, würde ich mich lieber genauer auf ein bestimmtes Thema begrenzen.
 
Ich denke, du solltest dich auf einen Teil der ganzen Kette beschränken. Andernfalls würde deine Facharbeit sehr oberflächlich ausfallen. Grund dafür ist einfach, dass die ganze Kette, von der Aufnahme (Raumakustik, Elektroakustik) bis hin zur mp3 (Psychoakustik, Kodierungs- und Kompressionsverfahren), sehr komplex ist.

Es geht nicht darum, dass ich Dir das nicht zutraue, sondern eher um die Qualität der Arbeit am Ende.

Beim Thema Raumakustk kannst du zB sehr schön Phänomene wie Reflexionen, Beugungen, Interferenzen, etc. einfließen lassen. Bei der mp3 Kodierung zB spielt das überhaupt keine Rolle.

WIe lang soll denn die Facharbeit werden? Physik Leistungs- oder Grundkurs? (Gibt's doch noch, oder?)
 
Die Sache ist, dass sich die Oberstufe (vielleicht in anderen Bundesländern anders) jedenfalls bei mir nicht mit Digitaltechnik beschäftigt hat. Das heißt: Verstehen wirst du in die Tiefe vermutlich eh nicht, was da technisch alles so passiert. Das meine ich in keiner Form abwertend - ich verstehe es noch nicht mal selbst in die Tiefe und ich studiere den Quatsch momentan im vierten Semester.

Aber du kannst das Konzept verstehen: was wird da eigentlich gemacht und warum?

Meine Tipps wären folgende:

Starte deine Facharbeit mit Definitionen (was ist analog, was ist digital - was ist zeit/wertdiskret was ist zeit/wertkontinuierlich?). Was bedeutet Abtasten? Was ist eine Abtastrate? Was ist die Bittiefe? Was ist überhaupt eine Analoge Schwingung?

Beschäftige dich NICHT mit Datenreduktion und Kompression. Das hat in der Schule nichts zu suchen, du wirst daran verzweifeln und den Rahmen deiner Arbeit sprengen. Kein MP3, kein FLAC, kein wma, nichts was klein ist! Mehr als PCM und vielleicht noch DPCM wird denke ich nicht drin sein.
Halte dich von den Schaltungen fern. Um die zu verstehen musst du mehr Zeit aufbringen als für eine Facharbeit der Oberstufe angebracht ist.

Ein paar Fragen die ich mir stellen würde wären:
- Warum keine niedrigere Samplerate (Abtastrate) als 44,1 kHz - schließlich hört doch kein Mensch höher als 20 kHz? (Shannonsches Abtasttheorem)
- Was passiert im Prinzip bei der Puls-Code-Modulation in einem A/D Wandler? Welche Werte kommen am Ende heraus und was bedeuten sie? (Pulsamplitudenmodulation, Quantisierung..)
- Was hat es mit der Bittiefe auf sich? Warum 16/24 bit? (Binärcode, Quantisierung, Quantisierungsrauschen)

Alternativ: Du kannst dein Thema wie du es oben beschreibst sehr oberflächlich behandeln - aber ich glaube du müsstest dazu eine ganze ganze Menge Literatur durcharbeiten, um da etwas fachlich noch korrektes abzuliefern. Dann musst du dich nämlich auch noch mit Akustischen Schwingungen, Schallwandlern, Fouriertransformation, Entropiecodierung und Maskierungseffekten auseinandersetzen. Ich würde dir nicht empfehlen das in der gegebenen Zeit zu versuchen - du wirst vermutlich trotzdem bestehen, aber die Arbeit wird unvollständig und schlimmstenfalls fehlerhaft.
 
Die Vorschläge von harzmusic sind ziemlich gut. Als ich in der Schule über einen ähnlichen Themenbereich wie du die Facharbeit geschrieben hatte, ging das ganze noch eine Stufe weiter vorne los: Fange mit der Repräsentation von Klängen an. Einmal im Zeit und dann im Frequenzbereich. Warum sind diese Darstellungen Äquivalent (Stichwort Fouriertransformation). Dabei ist das einfachste Beispiel ein simpler Sinuston!
A/D Wandler würde ich allerdings aussen vor lassen. Zumindest wie sie funktionieren. Wenns unbedingt sein muss, wäre Sample&Hold noch das einfachste, aber eigentlich ist es too much. Ich würde den Wandler als Black Box repräsentieren in den du vorne ein Analoges Signal reingibst und hinten ein digitales rausbekommst. In der Digitalen Ebene, dann wieder ähnlich wie in der Analogen mit der Repräsentation des Signals anfangen. Also einmal im Zeit und einmal im Frequenzbereich. Das von harzmusic genannten Shannonsche Abtasttheorem spielt hier eine Wichtige Rolle.
Wenn du das gut ausarbeitest hast du bis hierhin locker den Umfang einer Facharbeit gesprengt.
Informationen zur Abtastung etc. findest du hier: http://www.lntwww.de
Sollte es dennoch weitergehen ist die Quantisierung (16/24 Bit) ein gutes Thema, PCM ist lediglich eine Art den Wertebereich darzustellen. Aber wenn du das mit allen Mathematischen Konzepten etc. erklären willst, dann tauchst du schon gut in die Nachrichtentechnik ein und kannst alleine damit eine eigene Facharbeit schreiben ;-). Allein die Mathematische Einführung in die Konzepte der Fouriertransformation, Signalabtastung (Delta-Distribution) etc. beim weg von der Analogen Welt in die Digitale ist ein nicht zu unterschätzender Aufwand!
Vom Digitalen könntest du dann noch die Rekonstruktion wieder in die Analoge Welt erklären (Stichwort sinc-Funktion). Am besten wieder am Beispiel eines Sinustones.

Ein möglicher Aufbau für eine Arbeit wäre also:
Analoge Welt (Zeit/Frequenzbereich) -> Wandler (Blackbox) -> Digitale Welt (Repräsentation im Zeit/Frequenzbereich, Shannon, 16/24 bit...) -> Konzepte der D/A Wandlung (sinc-Funktion, warum sieht mein Signal danach wieder genau so aus wie davor)

Das war damals bei uns im Elektrotechnik Studium so die Standardkette, die in diversen Fächern durchexerziert wurde...
 
Hallo harzmusic & co,

dein Post in meinem Thread hat mir besonders gut gefallen und ich wollte fragen, ob du mir vielleicht ein bisschen bei meiner Gliederung / Themanwahl behilflich sein könntest, wenn es dir nicht zu viele Umstände macht. Bitte behalte im Auge, dass die Facharbeit nur max 14 Seiten haben darf und die Ende der Osterferien abgegeben werden soll.
Das ist was ich bereits habe:

1. Einführung: Was ist Schall überhaupt?
2. Von der Schallquelle zu einem digitalen Signal
Funktionsweise eines Kondenstormikrofons / o. Dynamisches Mic
Funktionsweise eines Lautsprechers
Analoge Schwingung zu einem Datenstrom

(3. Macht in der Chronologie warscheinlich weniger Sinn
Verhalten von Schallwellen / Raumakkustik)

Hast du weitere Ideen was ich noch machen könnte, eventl. auch experimentell. Wo muss / sollte ich noch besser einhacken und was fehlt?
Wie sähe deiner Meinung nach eine gute Gliederung aus?
 
Sehr gute Anmerkungen von Radio-Opa!

Aber wenn du das mit allen Mathematischen Konzepten etc. erklären willst, dann tauchst du schon gut in die Nachrichtentechnik ein und kannst alleine damit eine eigene Facharbeit schreiben
Und das solltest du nicht versuchen. Nachrichtentechnik ist grauenhaft! :D

Bist du dir wirklich sicher dass du so viele verschiedene Themen in deiner Facharbeit unterbringen möchtest? Wenn es dich begeistert, kannst du dich privat mit diesen Gebieten genauer auseinandersetzen, aber du kannst wenn du so viel verschiedenes einbringen willst nur an der Oberfläche kratzen und das ist meiner Meinung nach nicht die Idee hinter der Aufgabenstellung einer Facharbeit.

Du kannst wie Radio-Opa angedeutet hat in deiner Arbeit "einfach" eine Signalkette durchgehen.
Also in etwa so:

Akustische Schwingung -> Schallwandler (Mikrofon) -> Analoge, elektrische Schwingung -> A/D Wandler -> DAW -> D/A Wandler -> Schallwandler (Lautsprecher)

Von der Menge des Verfügbaren Materials und der Verständlichkeit her würde ich dir Empfehlen dabei den Schwerpunkt auf die Schallwandler zu legen. Zu Mikrofonen und Lautsprechern lässt sich sehr sehr viel schreiben, ohne dass man wirklich alles mathematisch und physikalisch bis auf Teilchenebene durchblickt haben muss ;)
Da solltest du einfach schauen, wie du hinkommst mit der Länge der Arbeit. Beschreibe erstmal alles grob ohne ins Detail zu gehen und schau dann, wie viele Seiten du noch brauchst.
Und dann füll aus: Geh ins Detail, wo du verstanden hast, was abgeht. In Mikrofonen kannst du tausend Sachen schreiben. Erstmal Wandlerprinzipien (geschwindigkeitswandler/Elektrodynamisch, Elongationswandler/Elektrostatisch), und dann über die Bauformen und Richtcharakteristika bis hin zu Nahbesprechungseffekt und Doppelmembrankapseln. Bei Lautsprechern gibt es im Netz nicht ganz so viel Zeug, aber auch da kann man noch eine Menge schreiben.
Wenn du dann den ganzen Hauptteil fertig hast - lies dir durch was du geschrieben hast, schreibe deine Einleitung und anschließend dein Fazit. Auf diese Weise kannst du in der Einleitung den roten Faden und Schwerpunkt deiner Arbeit tatsächlich so ankündigen und abrunden, wie er dann auch ist ;)

Wenn du nach Quellen suchst:
http://www.sengpielaudio.com/ (Hässliche Seite, Großartige Informationen)
http://www.hdm-stuttgart.de/~curdt/ (Unvollständige Skripte, da nur Präsentationen, Dafür nette Grundlagen zu allen möglichen Sachen)
Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik 1+2 (Dicker Wälzer, aber tolles Standardwerk - da steht alles drin was du wissen musst und noch etwa tausendmal mehr ;) ) Lohnt sich auf jeden Fall nicht nur Internetseiten als Quellen anzugeben, freut die Lehrer sehr.
 
1. Einführung: Was ist Schall überhaupt?
2. Von der Schallquelle zu einem digitalen Signal
Funktionsweise eines Kondenstormikrofons / o. Dynamisches Mic
Funktionsweise eines Lautsprechers
Analoge Schwingung zu einem Datenstrom

(3. Macht in der Chronologie warscheinlich weniger Sinn
Verhalten von Schallwellen / Raumakkustik)

Ich hab dir mal ein 2 stündiges Referat von mir aus der Schulzeit angehängt:
https://dl.dropboxusercontent.com/u/7752833/Tonmeisterreferat.rar

Vielleicht bringt dir das ja etwas für die Gliederung.
Ich bin in Richtung Tonaufnahmeverfahren, Stereosystem etc. gegangen.


Wenn du es in Physik schreibst würde ich mich beispielsweise auf die genaue Funktionsweise eines Kondensatormikrofons spezialisieren (Das hat immerhin direkt etwas mit dem Schulstoff zutun).
Da gibt es auch verschiedenste Formen... Elekret, 48V Phantomspannung, HF Technik von Sennheiser.


Digitaltechnik ist schon ein happiges Thema... würde ich an deiner Stelle nicht angehen, da da dann doch sehr schnell sehr viele Begriffserklärungen fällig werden.
Wenn der Umfang bei dir ist wie bei uns damals (12 Seiten) hast du diesen mit einem einfachen Thema schon sehr schnell gefüllt... auch wenn ich damals in Deutsch auch bei fast 40 Seiten gelandet bin...
12 Seiten mit 1,5 Zeilenabstand sind wirklich wirklich wenig und schreibt man an 1-2 Tagen locker zusammen.
Du musst auch einen Praxisteil machen, wenn ich mich Recht erinnere?
D.h. ein praxisnahes Thema wie Raumakustik hätte dahingehend wohl doch sehr viel Vorteile... Versuche mit A/D Wandlern werden sehr schnell sehr umfangreich und gehen tief in die E-Technik.
Und:
Du hättest nach deiner Facharbeit einen optimierten Abhörraum :)

Grundlagen der Raumakustik, die zu erwartenden Raummoden berechnen, Erwartungsziel festlegen, Messen, Optimieren, Messen, Optimieren, Anfangs End Vergleich, Fazit.

Bei Kondensatormikrofonen würde mir als Praxisteil eine Abhängigkeit der Linearität und Impulsantwort von der Phantomspannung interessieren (Die schwankt nämlich bei vielen Geräten etwas). Da könnte man einen wunderbaren Vergleichenden Versuch verschiedener Mikrofone bei verschiedener Versorgungsspannungen machen.
Schwierig ist das nur, da du entweder einen Reflexionsarmen Raum brauchst, oder die Impulsantwort deines Messraumes aus dem Messsignal herausrechnen musst.
...aber es gibt an sehr vielen Unis reflexionsarme Räume, die ohnehin viel zu wenig genutzt werden...
 

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