Teilnahme am Cammp day: Der Shazam-Algorithmus - Wie kann Mathematik Musik identifizieren?

Das war der Inhalt eines CAMMP days der Rwth Aachen, an dem zwei EF-Mathe-Kurse des GAW mit Frau Schneider-Haag am 15.09. und 28.9.2017 teilnahmen.
CAMMP ist die Abkürzung für Computational And Mathematical Modeling Program des Lehrstuhls MathCCES (Center for Computational Engineering Sciences) der RWTH Aachen.
Shazam kennt fast jeder, es ist eine der bekanntesten und beliebtesten Apps zur Musikerkennung, nur welche Rolle spielt dabei die Mathematik?
Im Rahmen der Bachelor-Arbeit von Axel Steffen (erstes Foto oben rechts) wurde diese Fragestellung hervorragend didaktische aufbereitet und in Form eines Cammp day von Kisten Wohak und Axel Steffen sowie Kathrin Kocks und Sarah Schönbrodt durchgeführt.
Wir durften interaktiv erkunden wie nur mithilfe von Schul- mathematik (Lineare, quadratische und Sinusfunktionen) und dem wissenschaftlichen Programm Matlab diese Musikerkennung funktioniert, welche mathematischen Schritte genau hinter diesem „Fingerabdruck“-Algorithmus und der Durchsuchung der Shazam-Datenbank stecken.
Durch den Zusammenhang von Tönen und Sinusfunktionen konnten wir SchülerInnen selbst herausfinden wie die App Shazam funktioniert. Die Töne werden in eine Datenbank aufgenommen und dort wird ein "Fingerabdruck" von ihnen erstellt, indem die Hochpunkte der „Sinus-Tonfunktionen“ und deren zeitliche Abstände berechnet und abgespeichert werden.

Sucht man einen Songtitel, so werden diese Eigenschaften (Hochpunkte, Abstände) -vereinfacht formuliert - mit allen Songs der Shazam-Datenbank verglichen.
Durch die interaktiven Aufgaben konnten wir SchülerInnen viel lernen und hatten eine Menge Spaß an dem Tag und an dem Projekt selber. Zudem bekamen wir viele neue Informationen zu weiteren CAMMP days und für unser späteres Berufsleben von (angehenden) Mathematikern interessante Einblicke. Das mathematische Interesse wurde durch diesen Tag geweckt: Wir haben heraus gefunden, wie eine weltweit genutzte, alltägliche App nach einfachen mathematischen Prinzipien funktioniert.
Zusammenfassend kann man sagen, dass der CAMMP day eine sehr gute Möglichkeit war, uns das Fach Mathematik näher zu bringen, uns zu zeigen, dass sogar die Schulmathematik in aktuellen Apps Anwendung findet und so unser Interesse für das Fach neu geweckt wurde.

Adrianna Boschenek und Shawn Okorie

Weitere Informationen zu CAMMP day und CAMMP week:
www.cammp.rwth-aachen.de

Schülerbericht unserer SchülerInnen über die CAMMP week 2017:
https://blog.rwth-aachen.de/cammp/2017/07/19/cammp-week-2017-powered-by-buerherstiftung-schuelerbericht/