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OS/2 Help File  |  1996-09-30  |  15KB  |  278 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. 20 Sep 1996 - Kleine ╨₧nderung beim Hauptfenster╨ñffnen
  115. 30 Sep 1996 - Version 1.10: Englische Version, neues Installationsskript, Resourcen in DLL ausgelagert
  116.  
  117. In Planung: 
  118.  
  119. Eventuell Verwendung von DART
  120. Klirrfaktoranalyse
  121.  
  122. Wer hat mitgeholfen? 
  123.  
  124.  
  125. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.8. Der Programmautor ΓòÉΓòÉΓòÉ
  126.  
  127. FFTPM ist das erste OS/2-Programm, das ich an die ╨⌐ffentlichkeit weitergebe. 
  128. Deshalb w╨ærde ich mich besonders freuen, wenn Sie mir per Post oder Draht eine 
  129. Nachricht zukommen lassen, wenn Ihnen das Programm gef╨öllt. Schreiben Sie mir 
  130. bitte auch, wenn irgendwas nicht gelungen ist oder etwas verbessert werden 
  131. kann. Die Resonanz hierauf werde ich dann dazu benutzen, das Programm weiter zu 
  132. Entwickeln. 
  133.  
  134. Ich gebe es kostenlos heraus, weil ich selbst einige gute Freeware-Programme 
  135. benutze und hiermit diese Idee unterst╨ætzen m╨ñchte. 
  136.  
  137. Dipl.-Ing. J╨ærgen Dittmer
  138. Technologiezentrum GKSS
  139. Max-Planck-Stra╤üe, Geb╨öude 1
  140. D-21502 Gessthacht
  141. Tel.: 04172-961202 und 04152-8714880
  142. Fax.: 04172-961203
  143. eMail: dittmer@gkss.de
  144. WWW: http://wave.gkss.de
  145.  
  146. Was gibt es noch? (Eigenwerbung) 
  147.  
  148.  
  149. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.9. OS/2-Produkte: ΓòÉΓòÉΓòÉ
  150.  
  151. Es gibt ihn, den Watchdog f╨ær OS/2, sogar zweifach! 
  152.  
  153. Der Watchdog ist eine PC-Einsteckkarte, die bei Systemh╨öngern den Computer neu 
  154. bootet. Mit den Device-Treibern, die bis zu 32 OS/2-Programme ╨æberwachen, 
  155. k╨ñnnen z.B. Server oder Proze╤üsteuerungen sicherer werden. 
  156.  
  157. Der Watchdog sollte ╨æberall dort eingesetzt werden, wo der Rechner 
  158. unbeaufsichtigt arbeitet. 
  159.  
  160. Bisher gibt es Treiber f╨ær 2 Hersteller, Testversionen findet man auf diversen 
  161. FTP-Servern (ftp.leo.org) unter den Namen SWD***.ZIP oder WCRD***.ZIP. 
  162.  
  163.  
  164. ΓòÉΓòÉΓòÉ 1.10. Vielen Dank! ΓòÉΓòÉΓòÉ
  165.  
  166. Herzlichen Dank an 
  167.  
  168. Bill Sutton, f╨ær die Tips zur MM-Playlist
  169. Ralf Tralow f╨ærs Testen
  170. Viele Leute aus den (de.)comp.os.os2.* -Newsgruppen
  171.  
  172.  
  173. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2. Programmenus ΓòÉΓòÉΓòÉ
  174.  
  175. Beschreibung der Programmeinstellungen 
  176.  
  177.  
  178. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.1. FFT ΓòÉΓòÉΓòÉ
  179.  
  180. Abtastwerte 
  181.  
  182. Hier kann die Anzahl der Abtastwerte, die in die FFT eingehen festgelegt 
  183. werden. Je mehr Samples berechnet werden, umso mehr Spektrallinien werden auch 
  184. angezeigt. Allerdings dauert die Berechnung der FFT auch umso l╨önger. 
  185.  
  186. Fensterfunktion 
  187.  
  188. Das Eingangssignal kann mit einer Funktion gewichtet werden. Jede 
  189. Abtastfensterform faltet einen gewissen Anteil von seinem Eigenspektrum in das 
  190. Ausgangsspektrum. Wird kein Fenster festgelegt, so spricht man von einem 
  191. Rechteckfenster. Jedes Fenster hat seine Eigenarten, was Nah- oder 
  192. Weitabselektion betrifft, am Besten probiert man sie aus. 
  193.  
  194.  
  195. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.2. Abtastfrequenz ΓòÉΓòÉΓòÉ
  196.  
  197. Angabe der Frequenz, mit der das Eingangssignal digitalisiert werden soll. Das 
  198. Spektrum kann bis zur halben Abtastfrequenz (Nyquist-Frequenz) dargestellt 
  199. werden. Es ist bei der Digitalisierung immer darauf zu achten, da╤ü im Signal 
  200. keine Frequenzanteile, die h╨ñher als die Nyquist-Frequenz liegen enthalten 
  201. sind. Dieses w╨ærde  Aliasing-Effekte hervorrufen, wodurch das Signal mehrdeutig 
  202. und nicht mehr reproduzierbar wird. Einige Soundkarten haben recht gut wirkende 
  203. Nyquist-Filter, die aber auch schon einige KHz vorher das Signal d╨ömpfen. 
  204.  
  205.  
  206. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.3. Darstellung ΓòÉΓòÉΓòÉ
  207.  
  208. Anzeigezeit 
  209.  
  210. F╨ær diese Zeit in Sekunden bleibt der Bildschirm eingefroren, bis ein neues 
  211. Spektrum berechnet und angezeigt wird. 
  212.  
  213. Log 
  214.  
  215. Wenn diese Box markiert ist, wird eine logarithmische Skala anstelle der 
  216. linearen f╨ær die Anzeige verwendet. 
  217.  
  218. Die Ausgabe ist stets auf den Maximalwert normiert, das hei╤üt der Gr╨ñ╤üte 
  219. Spektralwert hat immer die H╨ñhe 100% oder 0dB (Dezibel). 
  220.  
  221.  
  222. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.4. Eingang ΓòÉΓòÉΓòÉ
  223.  
  224. Simulation 
  225.  
  226. Verschiedene berechnete Eingangsfunktionen wie : 
  227.  
  228.  Γûá Rechteckschwingung
  229.  Γûá Periodischer Rechteckpuls
  230.  Γûá Dreieckschwingung
  231.  Γûá S╨ögezahnschwingung
  232.  
  233. Anmerkung: Die Funktionen Rechteck, Dreieck und S╨ögezahn sind in ihrer 
  234. Bandbreite auf 21kHz begrenzt. Hier ergeben sich interessante Aliasing-Effekte, 
  235. wenn w╨öhrend der Darstellung des Spektrums die Abtastfrequenz verringert wird. 
  236.  
  237. Soundadapter 
  238.  
  239. Auswahl des Eingangs, Line-In oder Mikrofon. Bei Anwahl der Monitor-Checkbox 
  240. kann das aufgenommene Signal mitgeh╨ñrt werden. 
  241.  
  242.  
  243. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.5. Aussteuerung ΓòÉΓòÉΓòÉ
  244.  
  245. Der obere Balken zeigt die Aussteuerung der Soundkarte an. Sie sollte m╨ñglichst 
  246. hoch, jedoch nie an die 100%-Marke gelangen, da sonst Signalspitzen 
  247. abgeschnitten werden. Die Austeuerungsanzeige gibt den Spitzenwert wieder, also 
  248. den gr╨ñ╤üten gemessenen Wert. 
  249.  
  250. Mit Verst╨örkung kann die Grundverst╨örkung, mit Pegel der Eingangspegel 
  251. eingestellt werden. 
  252.  
  253.  
  254. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.6. Ende ΓòÉΓòÉΓòÉ
  255.  
  256. Wenn Sie hier auf "Ja" klicken, wird das Progamm beendet (wer h╨ötte das gedacht 
  257. ;-) ) 
  258.  
  259.  
  260. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.7. Hilfe ΓòÉΓòÉΓòÉ
  261.  
  262. Hilfe zum Programm 
  263.  
  264.  
  265. ΓòÉΓòÉΓòÉ 2.8. Ini-Datei ΓòÉΓòÉΓòÉ
  266.  
  267. Fehlermeldung: FFTPM.INI-Datei wurde nicht gefunden. 
  268.  
  269. Diese Nachricht kann bei dem ersten Start des Programms auftreten, wenn noch 
  270. keine Ini-Datei angelegt wurde und sollte danach nicht wieder erscheinen. 
  271.  
  272. In der Ini-Datei werden die Einstellungen des Programms beim Beenden 
  273. gespeichert. Wenn sie besch╨ödigt oder gel╨ñscht wurde, erscheint obige Meldung 
  274. und das Programm arbeitet mit voreingestellten Werten. Sie wird danach neu 
  275. angelegt. 
  276.  
  277. FFTPM benutzt nur seine eigene Ini-Datei und schreibt deshalb auch nichts in 
  278. die OS2.INI oder OS2SYS.INI.