In dieser Arbeit wird eine objektive Methode zur Vorhersage der Sprachübertragungsqualität von Sprachkodierungsalgorithmen mit niedrigen Bitraten beschrieben. Ein quantitatives Modell der "effektiven" Signalverarbeitung im auditorischen System wurde verwendet, um die perzeptiv relevanten Abweichungen zwischen dem kodierten, verzerrten Signal und dem entsprechenden Referenzsignal objektiv zu bestimmen. Die relative spektrale Gewichtung unterschiedlicher kritischer Bänder bei der Messung der Sprachübertragungsqualität wurde in zwei Experimenten weiter untersucht. Um die auf stationäre Übertragungsbedingungen beschränkten Methoden zur Sprachqualtitätsbeurteilung zu erweitern, wurde eine neue Methode zur kontinuierlichen Beurteilung von zeitlich variabler Sprachqualität eingeführt. Die hier vorgestellte Methode zur Sprachqualitätsvorhersage kann eingesetzt werden, um die Sprachübertragungsqualität in realistischen zeitvarianten Systemen zu überwachen sowie zum Beispiel für die Qualitätsoptimierung von Sprachkodierungsalgorithmen für die Mobiltelefonie. <dt.>
In this thesis, an objective prediction method for the transmission quality of low-bit rate speech coding algorithms is described. A quantitative processing model of the auditory system is employed to objectively measure the perceptually relevant deviations between the coded, distorted signal and the corresponding reference signal. The relative importance of different critical bands for the perception of speech transmission quality is further investigated in two experiments. To extend the speech quality assessment methods beyond the limits of stationary transmission conditions, a new method is introduced for continuously assessing the time-varying speech quality. The prediction method introduced here may be used for monitoring speech transmission quality in realistic time-varying conditions and for the quality optimization of speech coding algorithms, e.g., for mobile telephones. <engl.>
Basierend auf einem Modell von internen Volumenänderungen wird eine Theorie entwickelt, welche das Auftreten von Oberflächenkonturänderungen in binären Diffusionssystemen mit unausgeglichenen Diffusionsströmen erklärt. Die Theorie geht davon aus, daß die unausgeglichenen Massenströme interne Volumenänderungen hervorrufen, die den Aufbau eines inneren Spannungsfeldes verursachen. Der Vergleich der erzeugten Verzerrungsenergie mit thermodynamischen Grössen führt zu einer Gleichung, welche die Effekte in Abhängigkeit von den Diffusionsparametern, der Temperatur, der Glühzeit und dem Schubmodul des betrachteten Materials beschreibt. Die die Theorie am stärksten einschränkende Annahme ist die Vernachlässigung der durch die Konzentrationsabhängigkeit der Gitterparameter hervorgerufenen Verzerrungen während des Diffusionsvorganges. Für eine Überprüfung der Theorie wurden mit Hilfe einer numerischen Simulationsmethode Konzentrationsverteilungskurven für binäre Diffusionssysteme verschiedener Gold/Silber-Legierungen berechnet. Die Verwendung dieser Konzentrationsverteilungskurven und von für Gold/Silber-Legierungen bekannten Materialparametern ermöglicht die Berechnung der entsprechenden Oberflächenprofilkurven. Die Wachstumskoeffizienten der theoretisch berechneten Oberflächenprofile sind im Vergleich zu den experimentell ermittelten Werten im Mittel um den Faktor 1.45 zu groß. <dt.>
Based on a model of internal volume changes a theory has been developed that explains the occurrence of surface contour changes during interdiffusion in binary diffusion couples with unbalanced diffusion fluxes. Local internal volume changes are assumed to accomodate the diffusion-induced mass-imbalances and to give rise to internal stress fields. A consideration of the created strain energies and thermodynamic reasoning led to an equation describing the dependence of the effects on diffusional parameters, temperature, annealing time and the shear modulus of the material. The main restricting assumption of the theory is the neglection of strains due to composition dependent lattice parameter changes during diffusion. For an examination of the theory concentration-penetration curves for binary Au/Ag alloy diffusion systems have been calculated by means of a numerical simulation method. Utilizing the created concentration-penetration curves and the known material parameters of Au/Ag alloys enables us to calculate the corresponding surface contour changes. The growth coefficients of the theoretically derived surface contours are by a factor of about 1.45 larger than the corresponding experimentally determined ones. <engl.>
Festkörperphysik; Ladungstransport; Moderne Physik Oberbegriff allgemein; Hochschulschrift
Der Ladungstransport in dimensionsreduzierten Festkörpern wird an Hand von 2 Beispielen diskutiert. Ladungsdichtewellen-Systeme (CDW) zeigen ein charakteristisches Rauschspektrum: Oberhalb einer Schwellenspannung entsteht ein Breitband- und Schmalband-Rauschen im Signal des CDW-Stroms. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass der CDW-Strom sich aus Einzelsignalen zusammensetzt. Die Fouriertransformierte dieses Einzelsignals kann mit dem Breitband-Rauschen identifiziert werden. Aus der Folge-Statistik, die die Abfolge der Einzelsignale festlegt, ergibt sich das Schmalband-Rauschen. Während die Folge-Statistik im Rahmen einer Gauß-Verteilung mit gemessenen Spektren diskutiert wird, wird das Einzelsignal aus dem Fukuyama-Lee-Rice-Modell entwickelt und stimmt gut mit Rauschspektren, gemessen an TaS3 überein. Der Ladungstransport in den vermessenen mesoskopischen Netzstrukturen mit einer Periode von 1Mym und einer Stegbreite von 100nm aus Kohlenstoff und Gallium-Arsenid kann mit variable-range-hopping beschrieben werden. <dt.>
Charge-transport in dimension-reduced solids is discussed in two examples. Charge-density-wave systems (CDW) show a characteristic noise-behaviour: above a threshold voltage broadband-noise and narrowband-noise can be observed signal in the CDW-current. In this presentation it is shown that the CDW-current is a superposition of single signals. The Fouriertransform of these signals can be identified with the broadband-noise. A statistic that describes the subsequence of the single signals determines the narrowband-noise. This statistic is approximated with the normal distribution and is discussed within the measured noise-spectra. The single signal, however, is deduced from the Fukuyama-Lee-Rice-model and is in good agreement with the broadband-noise of data measured at TaS3. The charge transport in electrically characterized mesoscopic netstructures with a period of 1mym and a width of 100nm made from Carbon and Gallium-Arsenide can be explained in the frame of variable-range-hopping. <engl.>
In dieser Arbeit wurden Zeitreihen verschiedener natürlicher Systeme auf ihre Vorhersagbarkeit untersucht. Der Determinismus der zugrundeliegenden dynamischen Systeme war unbekannt oder zu komplex, um ihn direkt zu modellieren. Die Datenbestände wurden daher mit verschiedenen linearen und nichtlinearen Methoden im Frequenz- und Zeitbereich statistisch ausgewertet. Durch die Anwendung des neuronalen Netzwerktyps "Radiales-Basis-Funktionen-System", wurde versucht, die Dynamik zu approximieren und die Vorhersage durchzuführen. Mit der Hauptkomponentenanalyse wurden multivariante Korrelationen bestimmt und Daten komprimiert. Untersucht wurden die Schwankungen chemischer Analysedaten eines Gesteinsbohrkerns, welche die Milankovitch-Zyklen unseres Sonnensystems widerspiegeln, die Entwicklung der Tierbestände des Meeresökosystems vor der Küste von Peru sowie lokale Wetterdaten von Niederschlag, Wasserdampfdruck und Temperatur aus Potsdam, die aus globalen grossskaligen Druck- und Temperaturdaten prognostiziert werden sollten. In einer weiteren Aufgabe, einem speziellen quadratischen Minimierungsproblem der Umweltanalytik, wurde mit der Hauptkomponentenanalyse eine Robustheit des Ergebnisses gegenüber Messfehlern erreicht. Für die Untersuchung wurde das Computerprogramm "Data-Stream-Network" entwickelt, das hier vorgestellt wird. In das Programm sind die wichtigsten Methoden der Zeitreihenanalyse integriert, die mit einem grafischen Editor einfach zu Algorithmennetzen verbunden werden können. <dt.>
This thesis deals with the prediction of time-series describing various natural systems. The underlying dynamical systems were either unknown or too complex to model directly. Instead of this the data stocks are investigated with statistical methods. Neural networks of type "Radial-Basis-Function-System" were used to approximate the dynamics and to predict the future. The investigated data sets are: a) fluctuation in the chemical analysis data of a rock drilled core, which are correlated to the Milankovitch-cycles, b) data of the marine ecosystem at Peru's coast and c) local weather data of a German city, which has been predicted using only large scale global weather data over Europe. In order to perform these investigations the computer program "Data-Stream-Network" was developed, which is also discussed. All important time-series analysis methods are integrated within, allowing to connect them into large modules easily generated with the help of a graphical editor. <engl.>
Für meteorologische Fragestellungen stellt das SODAR (Sound Detection and Ranging), bei dem die Schallstreuung an Turbulenz ausgenutzt wird, ein wichtiges Fernerkundungsverfahren zur Erfassung der Dynamik der bodennahen atmosphärischen Grenzschicht dar. Diese Arbeit befaßt sich mit der Optimierung der räumlichen und zeitlichen Auflösung eines Sodar-Systems zur Erfassung kleinskaliger Strukturen und kurzzeitiger Schwankungen der Windgeschwindigkeit. Mit den entwickelten Signalverarbeitungsalgorithmen ist die Bestimmung von Frequenzschwankungen ebenso möglich, wie die von Amplitudenmodulationen, die auf diesen Frequenzen zu beobachten sind. Es wird untersucht, welchen Einfluß das Rauschen auf die Genauigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz in Abhängigkeit von der Mittelungsdauer und dem Signal-Rausch-Abstand hat und welche Rolle Schwankungen der Amplitude des Signalanteils dabei spielen. Vergleiche der Signalamplitude und der Dopplerfrequenz einer Zweifrequenzmessung geben Aufschluß über das Turbulenzspektrum und der Streubedingungen im Streuvolumen eines Meßzeitraums. Gemessene Windprofile und Temperaturstrukturen im Nachlauf einer Windkraftanlage demonstrieren Einsatzmöglichkeit des Sodar im Bereich der Windenergie. Desweiteren ist eine Methode entwickelt worden, mit der die aus dem Brechungsindex resultierenden Fehler bei der Erstellung eines Windprofils nahezu eliminiert werden können. In numerischen Strahlverfolgungsexperimenten wurde gezeigt, daß unter der Annahme gradliniger Ausbreitung berechnente Mit- und Gegenwindprofile symmetrisch um das wahre Windprofil liegen. Bildung eines Windmittels aus gemessenen Mit- und Gegenwindkomponenten ermöglicht eine Näherung der realen Windgeschwindigkeit. Zudem kann durch Iteration des entsprechenden Laufweges das Temperaturprofil abgeschätzt werden. <dt.>
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