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OS/2 Help File
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1996-08-23
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15KB
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276 lines
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1. Programmbeschreibung ΓòÉΓòÉΓòÉ
FFTPM Fast Fourier Transformation fБr Audiosignale
Weitere Informationen:
o Was macht FFTPM ?
o FFT-Fast Fourier Transformation
o Das Frequenzspektrum
o Ъber dieses Programm
o Geschichte des Programms
o Der Autor
o Vielen Dank
o OS/2-Produkte
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.1. Was macht FFTPM ? ΓòÉΓòÉΓòÉ
FFTPM ist ein Programm fБr den OS/2 PrДsentationsmanager, mit dem Audiosignale,
Бber einen Soundadapter aufgenommen und in ihre Frequenzspektren zerlegt werden
kФnnen. Es ist somit ein einfacher Spektrumanalysator.
Die Signale werden hierbei Fast-Fourier-Transformiert und die Spektren als
Frequenzliniengrafik dargestellt.
Es gibt viele Anwendungen fБr dieses Programm, zum Beispiel die Klirrmessung an
einem VerstДrker oder einfach das Experimentieren mit Frequenzspektren von
TФnen.
Vorraussetzung fБr das Messen von Audiosignalen ist ein 16-Bit-Soundadapter,
der vom Multimedia-PrДsentationsmanager unterstБtzt wird. Das Signal kann vom
Mikrofon aufgenommen oder Бber den Line-In-Eingang eingespielt werden.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.2. FFT-Fast Fourier Transformation ΓòÉΓòÉΓòÉ
Die Fouriertransformation ist eine Rechenvorschrift, die in diesem Programm
verwendet wird um das Frequenzlinienspektrum aus einem Audiosignal zu
berechnen.
Genauer gesagt wird die Diskrete Schnelle Fouriertransformation (Fast Fourier
Transformation = FFT) angewandt, die besonders fБr Rechner geeignet ist. Die
FFT berechnet die Koeffizinten der Fourier-Reihe, fБr ein abgetastetes,
periodisches Signal. Der Betrag dieser Koeffizienten entspricht der StДrke des
Signals bei einer bestimmten Frequenz.
Dieses Programm arbeitet mit einem Austauschalgorithmus der von FORTRAN nach C
Бbersetzt wurde.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.3. Das Frequenzspektrum ΓòÉΓòÉΓòÉ
Alle periodischen Signale im Zeitbereich, wozu Audiosignale oder TФne zДhlen,
kФnnen als Summe von Harmonischen Sinusschwingungen dargestellt werden. Das
heiсt, alle TФne sind dadurch mathematisch relativ einfach beschreibbar.
In der Praxis bedeutet dies, daс ein Ton von z. B. einer Geige sich in viele
SinustФne zerlegen lДсt. Man spricht dabei von einem Grundton und seinen
Harmonischen. Die Harmonischen haben dabei immer eine vielfache Frequenz des
Grundtons. Der reine Sinuston lДсt sich nicht weiter in ein Spektrum zerlegen,
da er genau eine Frequenz hat.
Bei jedem VerstДrker treten durch NichtlinearitДten mehr oder weniger starke
harmonische Verzerrungen auf, das maс dafБr nennt man Klirrfaktor. Man kann
dieses Klirren messen, indem man den VerstДrker mit einem verzerrungsarmen
Sinusgenerator betreibt, und das Ausgangssignal auf seine Harmonischen mit
einem Spektrumanalysator untersucht. Mit PC-Soundkarten sind diesem Verfahren
allerdings Grenzen gesetzt, da sie im Allgemeinen selbst schon einen gewissen
Klirrgrad mitbringen, der mitgemessen wБrde. Den Eigenklirrgrad der Kombination
aus Sinusgenerator und Soundkarte kann man jedoch leicht bestimmen, indem man
sie direkt miteinander verbindet und die Verzerrungen mit diesem Programm miсt.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.4. Alias-Effekt ΓòÉΓòÉΓòÉ
Dieser Effekt kann auftreten, wenn hФherfrequente Anteile im Signal enthalten
sind und das Nyquist-Filter nicht optimal arbeitet.
Frequenzlinien im Spektrum, die eigentlich oberhalb des Nyquist-Limits liegen
sollten, werden gespiegelt und tauchen unterhalb wieder auf. Dadurch entsteht
Mehrdeutigkeit und es ist oft schwer solche Erscheinungen zu interpretieren.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.5. Nyquist-Filter ΓòÉΓòÉΓòÉ
Bei der Abtastung ist es wichtig das das Signal keine Frequenzanteile enthДlt,
die hФher sind als die halbe Sample-Frequenz (Nyquist-Frequenz). Verletzt man
diese Regel, muс mit Alias-Effekten gerechnet werden. Um dieses sicher zu
vermeiden, werden am Signaleingang Nyquist-Filter (TiefpДsse) verwendet, die
den Eingangsfrequenzbereich begrenzen sollen. Da diese Filter nie ideal sind,
werden auch Frequenzen, die noch vor der Nyquist-Frequenz liegen abgesenkt.
═══ 1.6. Ъber dieses Programm ═══
Vielen Dank, daс Sie FFTPM ausprobieren!
FFTPM darf fБr den privaten Gebrauch frei genutzt werden. Aus diesem Grund kann
fБr dieses Programm auch keinerlei Haftung Бbernommen werden!
Wenn Ihnen FFTPM gefДllt oder auch nicht, wБrde sich der Autor sicher Бber eine
Mitteilung in Form einer E-Mail oder Postkarte freuen. :-)
FFTPM wurde unter Verwendung des WATCOM C/C++ Compiler Version 10.0a und dem
IBM WARP-Toolkit aus der DevCon geschrieben.
Wer hat mitgeholfen
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.7. Geschichte des Programms ΓòÉΓòÉΓòÉ
24 Aug 1996 - Version 1.0 Erste VerФffentlichung
In Planung:
Eventuell Verwendung von DART
Englischsprachige Version kommt sicher bald
Wer hat mitgeholfen?
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.8. Der Programmautor ΓòÉΓòÉΓòÉ
FFTPM ist das erste OS/2-Programm, das ich an die Щffentlichkeit weitergebe.
Deshalb wБrde ich mich besonders freuen, wenn Sie mir per Post oder Draht eine
Nachricht zukommen lassen, wenn Ihnen das Programm gefДllt. Schreiben Sie mir
bitte auch, wenn irgendwas nicht gelungen ist oder etwas verbessert werden
kann. Die Resonanz hierauf werde ich dann dazu benutzen, das Programm weiter zu
Entwickeln.
Ich gebe es kostenlos heraus, weil ich selbst einige gute Freeware-Programme
benutze und hiermit diese Idee unterstБtzen mФchte.
Dipl.-Ing. JБrgen Dittmer
Technologiezentrum GKSS
Max-Planck-Straсe, GebДude 1
D-21502 Gessthacht
Tel.: 04172-961202 und 04152-8714880
Fax.: 04172-961203
eMail: dittmer@gkss.de
WWW: http://wave.gkss.de
Was gibt es noch? (Eigenwerbung)
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.9. OS/2-Produkte: ΓòÉΓòÉΓòÉ
Es gibt ihn, den Watchdog fБr OS/2, sogar zweifach!
Der Watchdog ist eine PC-Einsteckkarte, die bei SystemhДngern den Computer neu
bootet. Mit den Device-Treibern, die bis zu 32 OS/2-Programme Бberwachen,
kФnnen z.B. Server oder Prozeсsteuerungen sicherer werden.
Der Watchdog sollte Бberall dort eingesetzt werden, wo der Rechner
unbeaufsichtigt arbeitet.
Bisher gibt es Treiber fБr 2 Hersteller, Testversionen findet man auf diversen
FTP-Servern (ftp.leo.org) unter den Namen SWD***.ZIP oder WCRD***.ZIP.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.10. Vielen Dank! ΓòÉΓòÉΓòÉ
Herzlichen Dank an
Bill Sutton, fБr die Tips zur MM-Playlist
Ralf Tralow fБrs Testen
Viele Leute aus den (de.)comp.os.os2.* -Newsgruppen
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2. Programmenus ΓòÉΓòÉΓòÉ
Beschreibung der Programmeinstellungen
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.1. FFT ΓòÉΓòÉΓòÉ
Abtastwerte
Hier kann die Anzahl der Abtastwerte, die in die FFT eingehen festgelegt
werden. Je mehr Samples berechnet werden, umso mehr Spektrallinien werden auch
angezeigt. Allerdings dauert die Berechnung der FFT auch umso lДnger.
Fensterfunktion
Das Eingangssignal kann mit einer Funktion gewichtet werden. Jede
Abtastfensterform faltet einen gewissen Anteil von seinem Eigenspektrum in das
Ausgangsspektrum. Wird kein Fenster festgelegt, so spricht man von einem
Rechteckfenster. Jedes Fenster hat seine Eigenarten, was Nah- oder
Weitabselektion betrifft, am Besten probiert man sie aus.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.2. Abtastfrequenz ΓòÉΓòÉΓòÉ
Angabe der Frequenz, mit der das Eingangssignal digitalisiert werden soll. Das
Spektrum kann bis zur halben Abtastfrequenz (Nyquist-Frequenz) dargestellt
werden. Es ist bei der Digitalisierung immer darauf zu achten, daс im Signal
keine Frequenzanteile, die hФher als die Nyquist-Frequenz liegen enthalten
sind. Dieses wБrde Aliasing-Effekte hervorrufen, wodurch das Signal mehrdeutig
und nicht mehr reproduzierbar wird. Einige Soundkarten haben recht gut wirkende
Nyquist-Filter, die aber auch schon einige KHz vorher das Signal dДmpfen.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.3. Darstellung ΓòÉΓòÉΓòÉ
Anzeigezeit
FБr diese Zeit in Sekunden bleibt der Bildschirm eingefroren, bis ein neues
Spektrum berechnet und angezeigt wird.
Log
Wenn diese Box markiert ist, wird eine logarithmische Skala anstelle der
linearen fБr die Anzeige verwendet.
Die Ausgabe ist stets auf den Maximalwert normiert, das heiсt der GrФсte
Spektralwert hat immer die HФhe 100% oder 0dB (Dezibel).
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.4. Eingang ΓòÉΓòÉΓòÉ
Simulation
Verschiedene berechnete Eingangsfunktionen wie :
Γûá Rechteckschwingung
Γûá Periodischer Rechteckpuls
Γûá Dreieckschwingung
■ SДgezahnschwingung
Anmerkung: Die Funktionen Rechteck, Dreieck und SДgezahn sind in ihrer
Bandbreite auf 21kHz begrenzt. Hier ergeben sich interessante Aliasing-Effekte,
wenn wДhrend der Darstellung des Spektrums die Abtastfrequenz verringert wird.
Soundadapter
Auswahl des Eingangs, Line-In oder Mikrofon. Bei Anwahl der Monitor-Checkbox
kann das aufgenommene Signal mitgehФrt werden.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.5. Aussteuerung ΓòÉΓòÉΓòÉ
Der obere Balken zeigt die Aussteuerung der Soundkarte an. Sie sollte mФglichst
hoch, jedoch nie an die 100%-Marke gelangen, da sonst Signalspitzen
abgeschnitten werden. Die Austeuerungsanzeige gibt den Spitzenwert wieder, also
den grФсten gemessenen Wert.
Mit VerstДrkung kann die GrundverstДrkung, mit Pegel der Eingangspegel
eingestellt werden.
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.6. Ende ΓòÉΓòÉΓòÉ
Wenn Sie hier auf "Ja" klicken, wird das Progamm beendet (wer hДtte das gedacht
;-) )
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.7. Hilfe ΓòÉΓòÉΓòÉ
Hilfe zum Programm
ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.8. Ini-Datei ΓòÉΓòÉΓòÉ
Fehlermeldung: FFTPM.INI-Datei wurde nicht gefunden.
Diese Nachricht kann bei dem ersten Start des Programms auftreten, wenn noch
keine Ini-Datei angelegt wurde und sollte danach nicht wieder erscheinen.
In der Ini-Datei werden die Einstellungen des Programms beim Beenden
gespeichert. Wenn sie beschДdigt oder gelФscht wurde, erscheint obige Meldung
und das Programm arbeitet mit voreingestellten Werten. Sie wird danach neu
angelegt.
FFTPM benutzt nur seine eigene Ini-Datei und schreibt deshalb auch nichts in
die OS2.INI oder OS2SYS.INI.