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OS/2 Help File  |  1996-08-23  |  15KB  |  276 lines
  1.  
  2. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1. Programmbeschreibung ΓòÉΓòÉΓòÉ
  3.  
  4. FFTPM Fast Fourier Transformation f╨ær Audiosignale 
  5.  
  6. Weitere Informationen: 
  7.  
  8. o Was macht FFTPM ? 
  9. o FFT-Fast Fourier Transformation 
  10. o Das Frequenzspektrum 
  11. o ╨¬ber dieses Programm 
  12. o Geschichte des Programms 
  13. o Der Autor 
  14. o Vielen Dank 
  15. o OS/2-Produkte 
  16.  
  17.  
  18. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.1. Was macht FFTPM ? ΓòÉΓòÉΓòÉ
  19.  
  20. FFTPM ist ein Programm f╨ær den OS/2 Pr╨ösentationsmanager, mit dem Audiosignale, 
  21. ╨æber einen Soundadapter aufgenommen und in ihre Frequenzspektren zerlegt werden 
  22. k╨ñnnen. Es ist somit ein einfacher Spektrumanalysator. 
  23.  
  24. Die Signale werden hierbei Fast-Fourier-Transformiert und die Spektren als 
  25. Frequenzliniengrafik dargestellt. 
  26.  
  27. Es gibt viele Anwendungen f╨ær dieses Programm, zum Beispiel die Klirrmessung an 
  28. einem Verst╨örker oder einfach das Experimentieren mit Frequenzspektren von 
  29. T╨ñnen. 
  30.  
  31. Vorraussetzung f╨ær das Messen von Audiosignalen ist ein 16-Bit-Soundadapter, 
  32. der vom Multimedia-Pr╨ösentationsmanager unterst╨ætzt wird. Das Signal kann vom 
  33. Mikrofon aufgenommen oder ╨æber den Line-In-Eingang eingespielt werden. 
  34.  
  35.  
  36. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.2. FFT-Fast Fourier Transformation ΓòÉΓòÉΓòÉ
  37.  
  38. Die Fouriertransformation ist eine Rechenvorschrift, die in diesem Programm 
  39. verwendet wird um das Frequenzlinienspektrum aus einem Audiosignal zu 
  40. berechnen. 
  41.  
  42. Genauer gesagt wird die Diskrete Schnelle Fouriertransformation (Fast Fourier 
  43. Transformation = FFT) angewandt, die besonders f╨ær Rechner geeignet ist. Die 
  44. FFT berechnet die Koeffizinten der Fourier-Reihe, f╨ær ein abgetastetes, 
  45. periodisches Signal. Der Betrag dieser Koeffizienten entspricht der St╨örke des 
  46. Signals bei einer bestimmten Frequenz. 
  47.  
  48. Dieses Programm arbeitet mit einem Austauschalgorithmus der von FORTRAN nach C 
  49. ╨æbersetzt wurde. 
  50.  
  51.  
  52. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.3. Das Frequenzspektrum ΓòÉΓòÉΓòÉ
  53.  
  54. Alle periodischen Signale im Zeitbereich, wozu Audiosignale oder T╨ñne z╨öhlen, 
  55. k╨ñnnen als Summe von Harmonischen Sinusschwingungen dargestellt werden. Das 
  56. hei╤üt, alle T╨ñne sind dadurch mathematisch relativ einfach beschreibbar. 
  57.  
  58. In der Praxis bedeutet dies, da╤ü ein Ton von z. B. einer Geige sich in viele 
  59. Sinust╨ñne zerlegen l╨ö╤üt. Man spricht dabei von einem Grundton und seinen 
  60. Harmonischen. Die Harmonischen haben dabei immer eine vielfache Frequenz des 
  61. Grundtons. Der reine Sinuston l╨ö╤üt sich nicht weiter in ein Spektrum zerlegen, 
  62. da er genau eine Frequenz hat. 
  63.  
  64. Bei jedem Verst╨örker treten durch Nichtlinearit╨öten mehr oder weniger starke 
  65. harmonische Verzerrungen auf, das ma╤ü daf╨ær nennt man Klirrfaktor. Man kann 
  66. dieses Klirren messen, indem man den Verst╨örker mit einem verzerrungsarmen 
  67. Sinusgenerator betreibt, und das Ausgangssignal auf seine Harmonischen mit 
  68. einem Spektrumanalysator untersucht. Mit PC-Soundkarten sind diesem Verfahren 
  69. allerdings Grenzen gesetzt, da sie im Allgemeinen selbst schon einen gewissen 
  70. Klirrgrad mitbringen, der mitgemessen w╨ærde. Den Eigenklirrgrad der Kombination 
  71. aus Sinusgenerator und Soundkarte kann man jedoch leicht bestimmen, indem man 
  72. sie direkt miteinander verbindet und die Verzerrungen mit diesem Programm mi╤üt. 
  73.  
  74.  
  75. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.4. Alias-Effekt ΓòÉΓòÉΓòÉ
  76.  
  77. Dieser Effekt kann auftreten, wenn h╨ñherfrequente Anteile im Signal enthalten 
  78. sind und das Nyquist-Filter nicht optimal arbeitet. 
  79.  
  80. Frequenzlinien im Spektrum, die eigentlich oberhalb des Nyquist-Limits liegen 
  81. sollten, werden gespiegelt und tauchen unterhalb wieder auf. Dadurch entsteht 
  82. Mehrdeutigkeit und es ist oft schwer solche Erscheinungen zu interpretieren. 
  83.  
  84.  
  85. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.5. Nyquist-Filter ΓòÉΓòÉΓòÉ
  86.  
  87. Bei der Abtastung ist es wichtig das das Signal keine Frequenzanteile enth╨ölt, 
  88. die h╨ñher sind als die halbe Sample-Frequenz (Nyquist-Frequenz). Verletzt man 
  89. diese Regel, mu╤ü mit Alias-Effekten gerechnet werden. Um dieses sicher zu 
  90. vermeiden, werden am Signaleingang Nyquist-Filter (Tiefp╨össe) verwendet, die 
  91. den Eingangsfrequenzbereich begrenzen sollen. Da diese Filter nie ideal sind, 
  92. werden auch Frequenzen, die noch vor der Nyquist-Frequenz liegen abgesenkt. 
  93.  
  94.  
  95. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.6. ╨¬ber dieses Programm ΓòÉΓòÉΓòÉ
  96.  
  97. Vielen Dank, da╤ü Sie FFTPM ausprobieren! 
  98.  
  99. FFTPM darf f╨ær den privaten Gebrauch frei genutzt werden. Aus diesem Grund kann 
  100. f╨ær dieses Programm auch keinerlei Haftung ╨æbernommen werden! 
  101.  
  102. Wenn Ihnen FFTPM gef╨öllt oder auch nicht, w╨ærde sich der Autor sicher ╨æber eine 
  103. Mitteilung in Form einer E-Mail oder Postkarte freuen. :-) 
  104.  
  105. FFTPM wurde unter Verwendung des WATCOM C/C++ Compiler Version 10.0a und dem 
  106. IBM WARP-Toolkit aus der DevCon geschrieben. 
  107.  
  108. Wer hat mitgeholfen 
  109.  
  110.  
  111. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.7. Geschichte des Programms ΓòÉΓòÉΓòÉ
  112.  
  113. 24 Aug 1996 - Version 1.0 Erste Ver╨ñffentlichung 
  114.  
  115. In Planung: 
  116.  
  117. Eventuell Verwendung von DART
  118. Englischsprachige Version kommt sicher bald
  119.  
  120. Wer hat mitgeholfen? 
  121.  
  122.  
  123. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.8. Der Programmautor ΓòÉΓòÉΓòÉ
  124.  
  125. FFTPM ist das erste OS/2-Programm, das ich an die ╨⌐ffentlichkeit weitergebe. 
  126. Deshalb w╨ærde ich mich besonders freuen, wenn Sie mir per Post oder Draht eine 
  127. Nachricht zukommen lassen, wenn Ihnen das Programm gef╨öllt. Schreiben Sie mir 
  128. bitte auch, wenn irgendwas nicht gelungen ist oder etwas verbessert werden 
  129. kann. Die Resonanz hierauf werde ich dann dazu benutzen, das Programm weiter zu 
  130. Entwickeln. 
  131.  
  132. Ich gebe es kostenlos heraus, weil ich selbst einige gute Freeware-Programme 
  133. benutze und hiermit diese Idee unterst╨ætzen m╨ñchte. 
  134.  
  135. Dipl.-Ing. J╨ærgen Dittmer
  136. Technologiezentrum GKSS
  137. Max-Planck-Stra╤üe, Geb╨öude 1
  138. D-21502 Gessthacht
  139. Tel.: 04172-961202 und 04152-8714880
  140. Fax.: 04172-961203
  141. eMail: dittmer@gkss.de
  142. WWW: http://wave.gkss.de
  143.  
  144. Was gibt es noch? (Eigenwerbung) 
  145.  
  146.  
  147. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.9. OS/2-Produkte: ΓòÉΓòÉΓòÉ
  148.  
  149. Es gibt ihn, den Watchdog f╨ær OS/2, sogar zweifach! 
  150.  
  151. Der Watchdog ist eine PC-Einsteckkarte, die bei Systemh╨öngern den Computer neu 
  152. bootet. Mit den Device-Treibern, die bis zu 32 OS/2-Programme ╨æberwachen, 
  153. k╨ñnnen z.B. Server oder Proze╤üsteuerungen sicherer werden. 
  154.  
  155. Der Watchdog sollte ╨æberall dort eingesetzt werden, wo der Rechner 
  156. unbeaufsichtigt arbeitet. 
  157.  
  158. Bisher gibt es Treiber f╨ær 2 Hersteller, Testversionen findet man auf diversen 
  159. FTP-Servern (ftp.leo.org) unter den Namen SWD***.ZIP oder WCRD***.ZIP. 
  160.  
  161.  
  162. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.10. Vielen Dank! ΓòÉΓòÉΓòÉ
  163.  
  164. Herzlichen Dank an 
  165.  
  166. Bill Sutton, f╨ær die Tips zur MM-Playlist
  167. Ralf Tralow f╨ærs Testen
  168. Viele Leute aus den (de.)comp.os.os2.* -Newsgruppen
  169.  
  170.  
  171. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2. Programmenus ΓòÉΓòÉΓòÉ
  172.  
  173. Beschreibung der Programmeinstellungen 
  174.  
  175.  
  176. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.1. FFT ΓòÉΓòÉΓòÉ
  177.  
  178. Abtastwerte 
  179.  
  180. Hier kann die Anzahl der Abtastwerte, die in die FFT eingehen festgelegt 
  181. werden. Je mehr Samples berechnet werden, umso mehr Spektrallinien werden auch 
  182. angezeigt. Allerdings dauert die Berechnung der FFT auch umso l╨önger. 
  183.  
  184. Fensterfunktion 
  185.  
  186. Das Eingangssignal kann mit einer Funktion gewichtet werden. Jede 
  187. Abtastfensterform faltet einen gewissen Anteil von seinem Eigenspektrum in das 
  188. Ausgangsspektrum. Wird kein Fenster festgelegt, so spricht man von einem 
  189. Rechteckfenster. Jedes Fenster hat seine Eigenarten, was Nah- oder 
  190. Weitabselektion betrifft, am Besten probiert man sie aus. 
  191.  
  192.  
  193. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.2. Abtastfrequenz ΓòÉΓòÉΓòÉ
  194.  
  195. Angabe der Frequenz, mit der das Eingangssignal digitalisiert werden soll. Das 
  196. Spektrum kann bis zur halben Abtastfrequenz (Nyquist-Frequenz) dargestellt 
  197. werden. Es ist bei der Digitalisierung immer darauf zu achten, da╤ü im Signal 
  198. keine Frequenzanteile, die h╨ñher als die Nyquist-Frequenz liegen enthalten 
  199. sind. Dieses w╨ærde  Aliasing-Effekte hervorrufen, wodurch das Signal mehrdeutig 
  200. und nicht mehr reproduzierbar wird. Einige Soundkarten haben recht gut wirkende 
  201. Nyquist-Filter, die aber auch schon einige KHz vorher das Signal d╨ömpfen. 
  202.  
  203.  
  204. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.3. Darstellung ΓòÉΓòÉΓòÉ
  205.  
  206. Anzeigezeit 
  207.  
  208. F╨ær diese Zeit in Sekunden bleibt der Bildschirm eingefroren, bis ein neues 
  209. Spektrum berechnet und angezeigt wird. 
  210.  
  211. Log 
  212.  
  213. Wenn diese Box markiert ist, wird eine logarithmische Skala anstelle der 
  214. linearen f╨ær die Anzeige verwendet. 
  215.  
  216. Die Ausgabe ist stets auf den Maximalwert normiert, das hei╤üt der Gr╨ñ╤üte 
  217. Spektralwert hat immer die H╨ñhe 100% oder 0dB (Dezibel). 
  218.  
  219.  
  220. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.4. Eingang ΓòÉΓòÉΓòÉ
  221.  
  222. Simulation 
  223.  
  224. Verschiedene berechnete Eingangsfunktionen wie : 
  225.  
  226.  Γûá Rechteckschwingung
  227.  Γûá Periodischer Rechteckpuls
  228.  Γûá Dreieckschwingung
  229.  Γûá S╨ögezahnschwingung
  230.  
  231. Anmerkung: Die Funktionen Rechteck, Dreieck und S╨ögezahn sind in ihrer 
  232. Bandbreite auf 21kHz begrenzt. Hier ergeben sich interessante Aliasing-Effekte, 
  233. wenn w╨öhrend der Darstellung des Spektrums die Abtastfrequenz verringert wird. 
  234.  
  235. Soundadapter 
  236.  
  237. Auswahl des Eingangs, Line-In oder Mikrofon. Bei Anwahl der Monitor-Checkbox 
  238. kann das aufgenommene Signal mitgeh╨ñrt werden. 
  239.  
  240.  
  241. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.5. Aussteuerung ΓòÉΓòÉΓòÉ
  242.  
  243. Der obere Balken zeigt die Aussteuerung der Soundkarte an. Sie sollte m╨ñglichst 
  244. hoch, jedoch nie an die 100%-Marke gelangen, da sonst Signalspitzen 
  245. abgeschnitten werden. Die Austeuerungsanzeige gibt den Spitzenwert wieder, also 
  246. den gr╨ñ╤üten gemessenen Wert. 
  247.  
  248. Mit Verst╨örkung kann die Grundverst╨örkung, mit Pegel der Eingangspegel 
  249. eingestellt werden. 
  250.  
  251.  
  252. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.6. Ende ΓòÉΓòÉΓòÉ
  253.  
  254. Wenn Sie hier auf "Ja" klicken, wird das Progamm beendet (wer h╨ötte das gedacht 
  255. ;-) ) 
  256.  
  257.  
  258. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.7. Hilfe ΓòÉΓòÉΓòÉ
  259.  
  260. Hilfe zum Programm 
  261.  
  262.  
  263. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.8. Ini-Datei ΓòÉΓòÉΓòÉ
  264.  
  265. Fehlermeldung: FFTPM.INI-Datei wurde nicht gefunden. 
  266.  
  267. Diese Nachricht kann bei dem ersten Start des Programms auftreten, wenn noch 
  268. keine Ini-Datei angelegt wurde und sollte danach nicht wieder erscheinen. 
  269.  
  270. In der Ini-Datei werden die Einstellungen des Programms beim Beenden 
  271. gespeichert. Wenn sie besch╨ödigt oder gel╨ñscht wurde, erscheint obige Meldung 
  272. und das Programm arbeitet mit voreingestellten Werten. Sie wird danach neu 
  273. angelegt. 
  274.  
  275. FFTPM benutzt nur seine eigene Ini-Datei und schreibt deshalb auch nichts in 
  276. die OS2.INI oder OS2SYS.INI.