Što misliš, što djevojke rade kad se okupe? Ići u kupovinu, slikati se, ići u kozmetičke salone? Da, jest, ali ne rade svi to. Ovaj članak će govoriti o tome kako su dvije djevojke odlučile prikupiti radioelektronički uređaj vlastitim rukama.
Zašto analizator spektra?
Nakon svega softverska rješenja Ima dosta ovog zadatka, a postoji i puno mogućnosti implementacije hardvera. Prvo, stvarno sam želio raditi s velikim brojem LED dioda (jer smo već sastavili led kocku, svaka za sebe, ali u male veličine), i drugo, primijeniti stečeno znanje na digitalna obrada signale i, treće, još jednom vježbajte rad s lemilom.Razvoj uređaja
Jer uzeti rješenje ključ u ruke a raditi to striktno prema uputama dosadno je i nezanimljivo, pa smo odlučili sami razviti sklop, oslanjajući se samo malo na već stvorene uređaje.Za prikaz je odabrana LED matrica 8x32. Bilo je moguće koristiti gotove 8x8 led matrice i sastaviti od njih, ali odlučili smo si ne uskratiti užitak večernjeg sjedenja s lemilom i stoga smo sami sastavili zaslon od LED dioda.
Za upravljanje zaslonom nismo ponovno izumili kotač i koristili smo upravljačku shemu s dinamičkom indikacijom. Oni. izabrali su jednu kolonu, zapalili je, preostale kolone su se u tom trenutku ugasile, zatim su izabrali sljedeću, zapalile, ostale su se ugasile itd. Zbog činjenice da ljudsko oko nije savršeno, na zaslonu možemo promatrati statičnu sliku.
Prateći put najmanjeg otpora, odlučeno je da bi bilo razumno sve izračune prenijeti na Arduino kontroler.
Uključivanje određenog retka u stupac vrši se otvaranjem odgovarajuće tipke. Kako bi se smanjio broj izlaznih pinova kontrolera, odabir stupaca se vrši putem dekodera (na taj način možemo smanjiti broj kontrolnih linija na 5).
TRS konektor (mini-jack 3,5 mm) odabran je kao sučelje za spajanje na računalo (ili drugi uređaj sposoban za prijenos audio signala).
Sastavljanje uređaja
Sastavljanje uređaja počinjemo izradom rasporeda prednje ploče uređaja.
Materijal za prednju ploču je crna plastika debljine 5 mm (budući da je promjer diodne leće također 5 mm). Prema razvijenom rasporedu, označite, izrežite Prednja ploča ispod potrebne veličine i izbušite rupe u plastici za LED diode.
Tako dobivamo gotovu prednju ploču na koju već možete sastaviti zaslon.
Kao LED diode za matricu korištene su dvobojne (crveno-zelene) sa zajedničkom katodom GNL-5019UEUGC. Prije početka montaže matrice, vodeći se pravilom "dodatna kontrola neće oštetiti" sve LED diode, odnosno 270 kom. (uzeto s marginom za svaki slučaj), testirani su na operativnost (za to je sastavljen uređaj za testiranje, uključujući konektor, otpornik od 200Ω i napajanje od 5V).
Zatim rasklopite LED diode na sljedeći način. Anode crvene i zelene diode savijamo u jednom smjeru (udesno), katodu savijamo u drugom smjeru, pazeći da je katoda niža od anoda. A onda na 90 ° savijamo katodu prema dolje.
Počinjemo sastavljati matricu iz donjeg desnog kuta, sastavljamo je u stupce.
Sjećajući se pravila "dodatna kontrola ne boli", nakon jednog ili dva zalemljena stupca provjeravamo izvedbu.
Gotova matrica izgleda ovako.
Pogled straga:
Prema razvijenoj shemi, lemimo kontrolni krug reda i stupca, lemimo kabele i mjesto za Arduino.
Također je odlučeno prikazati ne samo amplitudno-frekvencijski, već i fazno-frekvencijski spektar, kao i odabir broja očitanja za prikaz (32,16,8,4). Za to su dodana 4 prekidača: jedan za odabir vrste spektra, dva za odabir broja očitanja i jedan za uključivanje i isključivanje uređaja.
Pisanje programa
Još jednom, vodimo se našim pravilom i pazimo da naš zaslon bude u potpunosti operativan. Da bismo to učinili, pišemo jednostavan program koji potpuno osvjetljava sve LED diode na zaslonu. Naravno, prema Murphyjevom zakonu, nekoliko LED dioda nije imalo struje i trebalo ih je zamijeniti.
Nakon što smo se uvjerili da sve radi, počeli smo pisati glavni programski kod. Sastoji se od tri dijela: inicijaliziranje potrebnih varijabli i očitavanje podataka, dobivanje spektra signala pomoću brze Fourierove transformacije, prikazivanje rezultirajućeg spektra s potrebnim formatiranjem na zaslonu.
Kraj sklapanja uređaja
Na kraju imamo prednju ploču, a ispod nje je hrpa žica koje treba nečim pokriti, a prekidače na nešto pričvrstiti. Prije toga bilo je razmišljanja o izradi kućišta od ostataka plastike, ali nismo baš razumjeli kako će to konkretno izgledati i kako to učiniti. Rješenje problema došlo je sasvim neočekivano. Šetajući kroz trgovinu željezarom, pronašli smo plastični lonac za cvijeće koji je bio iznenađujuće savršene veličine.
Ostalo je do malog, označiti rupe za konektore, kabele i prekidače, a također i izrezati dva bočne ploče od plastike.
Kao rezultat, sastavljajući sve, spajajući uređaj na računalo, dobili smo sljedeće:
Amplitudno-frekvencijski spektar (32 očitanja):
Amplitudno-frekvencijski spektar (16 očitanja):
Amplitudno-frekvencijski spektar (8 očitanja):
Amplitudno-frekvencijski spektar (4 očitanja):
Fazno-frekvencijski spektar:
Pogled stražnje ploče:
Video o uređaju
Radi jasnoće, video je snimljen u mraku. Uređaj prikazuje amplitudno-frekvencijski spektar na videu, a zatim ga na 7 sekundi prebacujemo na fazno-frekvencijski spektar.Popis potrebnih stavki
- LED diode GNL-5019UEUGC - 256 kom. (Za prikaz)
- Tranzistori n-p-n KT863A - 8 kom. (Za upravljanje nizovima)
- Tranzistori p-n-p C32740 - 32 kom. (Za upravljanje stupcima)
- Otpornici 1 kOhm - 32 kom. (Za ograničavanje osnovne struje p-n-p tranzistora)
- Dekoderi 3/8 IN74AC138 – 4 kom. (Za odabir stupca)
- Dekoderi 2/4 IN74AC139 – 1 kom. (Za kaskadne dekodere)
- Montažna ploča 5x10cm - 2 kom.
- perjanice
- Arduino Pro micro - 1 kom.
- 3,5 mm mini-jack konektor - 1 kom.
- Prekidač - 4 kom.
- Crna plastika 720*490*5 mm - 1 list. (Za prednju ploču)
- Teglica za cvijeće crna 550*200*150 mm - 1 kom. (za tijelo)
Program je otvoreni izvor amplitudno-frekvencijski analizator zvuka koji radi u stvarnom vremenu.
Frekventni analizator radi s bilo kojim zvučnim vibracijama, uključujući ljudski glas, izvodeći brzu Fourierovu transformaciju na njima i razbijajući ih na frekvencijske komponente.
Kada mikrofon pretvara zvuk u napon, zvučna kartica radi vrlo brzo digitalni voltmetar, mjerenje napona od 11025 do 44100 puta u sekundi (broj mjerenja u sekundi možete postaviti sami u programu). Svako mjerenje se pretvara u osmero- ili šesnaesteroznamenkasti broj. Šesnaest-bitni brojevi dopuštaju više od precizna analiza slabi signali. Kao rezultat uzorka može se dobiti niz brojeva. Rekreiraju se kao sinusoida u radnom prozoru programa pod nazivom "Val". Osim toga, svaki zvuk se može prikazati kao kombinacija sinusnih valova. različite frekvencije. Matematički se ova podjela na frekvencije komponenti naziva Fourierova transformacija. Najbolje od svega mogući algoritmi naziva se brza Fourierova transformacija. Dakle, programski prozor "Frequency Spectrum" prikazuje spektralni sastav zvuka.
U programu možete odabrati broj mjerenja koja će biti uključena u jednu Fourierovu transformaciju. Što je više uzoraka, više se frekvencija može naći u spektru. Prilikom promjene ove vrijednosti u analizatoru frekvencije, graf će se promijeniti.
Za one koji bi sami htjeli napraviti slične programe, programeri su predstavili originalni algoritam Fast Fourier Transform, kreiran u C++. Možete ga slobodno koristiti u bilo kojem komercijalnom softveru. Također, prema popularnom zahtjevu, distribucija programa uključuje tutorial o tome kako raditi sa signalima mikrofona koristeći Win32 API, kompletan izvor Frekventni analizator i udžbenik fizike zvuka. Ovaj radi softverski paket bez instalacije. Da bi program radio, morate imati mikrofon i zvučnu karticu.
Broj izračuna Fourierove transformacije u sekundi može se konfigurirati pomoću programskog parametra "Brzina (FFT" s po sekundi). Međutim, programeri upozoravaju da se te vrijednosti treba mijenjati s krajnjim oprezom, jer spori procesori mogu nema vremena za obradu svih vrijednosti koje je poslala zvučna kartica. To će uzrokovati zamrzavanje vašeg računala.
Frekvencijski analizator razvio je Reliable Software 1996. godine. To je sindikat četiri neovisna programera, od kojih dvojica žive u Seattleu u SAD-u (Bartosz Milewski i Debbie Ehrlich), a dvojica u Gdanjsku u Poljskoj (Wieslaw Kalkus i Piotr Trojanowski). Glavnim ciljem svojih aktivnosti tvrtka proglašava borbu protiv loša kvaliteta softver. Rad na izradi programa odvija se na daljinu u stvarnom vremenu putem Skypea. Autori su već kreirali niz tutorijala za Windows i online knjigu o programiranju, blog posvećen višenitnom programiranju i vodič za Windows API.
Sučelje aplikacije je englesko, nema lokalizacije. Međutim, zbog minimalnog broja postavki nije teško razumjeti program.
Frekvencijski analizator radi na osobnim računalima s operativnim sustavima obitelji Microsoft Windows, počevši od Windows 98.
Distribucija programa: Freeware (freeware)
Aleksej Lukin
Analizator spektra - uređaj za mjerenje i prikaz spektra signala - raspodjela energije signala po frekvencijama. Ovaj članak govori o glavnim vrstama analizatora spektra i ilustrira njihovu upotrebu za uređivanje i restauraciju zvuka. Posebna pažnja plaćeni suvremenim analizatorima na temeljuFFT- brza Fourierova transformacija.
Zašto analizirati spektar?
Tradicionalno, u digitalnom audio zapisu, audio zapis se predstavlja kao oscilogram koji prikazuje oblik zvučnog vala (valnog oblika), odnosno ovisnost amplitude zvuka o vremenu. Takav prikaz je dovoljno jasan za iskusnog tonskog inženjera: oscilogram vam omogućuje da vidite glavne događaje u zvuku, kao što su promjene u glasnoći, pauze između dijelova djela, a često čak i pojedinačne note u solo snimci instrumenta . Ali istovremeni zvuk nekoliko instrumenata na oscilogramu se "miješa" i vizualna analiza signal postaje otežan. Međutim, naše uho može lako razlikovati pojedinačni instrumenti u malom ansamblu. Kako se to događa?
Kada složena zvučna vibracija udari u bubnjić, ona se prenosi kroz niz slušnih koščica do organa koji se zove pužnica. Pužnica je elastična cijev uvijena u spiralu. Debljina i krutost puža glatko se mijenjaju od ruba do središta spirale. Kada složena vibracija uđe u rub pužnice, uzrokuje vibraciju odgovora različitim dijelovima puževi. U ovom slučaju, rezonantna frekvencija svakog dijela pužnice je različita. Dakle, pužnica razlaže složenu zvučnu vibraciju na zasebne frekvencijske komponente. Pogodno za svaki dio puža pojedine grupe slušni živci koji prenose informacije o kohlearnim vibracijama u mozak (više detalja o slušnoj percepciji možete pronaći u članku I. Aldoshine "Osnove psihoakustike" u časopisu "Sound engineer" br. 6, 1999.). Kao rezultat toga, informacije o zvuku, već razložene na frekvencije, ulaze u mozak, a osoba lako razlikuje visoke zvukove od niskih. Osim toga, kao što ćemo uskoro vidjeti, razlaganje zvuka na frekvencije pomaže u razlikovanju pojedinih instrumenata u polifonoj snimci, što uvelike proširuje mogućnosti montaže.
Pojasni analizatori spektra
Prvi analizatori zvuka spektra, signal je podijeljen u frekvencijske pojaseve pomoću seta analognih filtara. Zaslon takvog analizatora (slika 1) prikazuje razinu signala u raznim frekvencijskim pojasevima koji odgovaraju filtrima.
Riža. 1. Trooktavni analizator Specan32, koji oponaša dobro poznati uređaj KlarkTeknik DN60
Na sl. Slika 2 prikazuje primjer frekvencijskih karakteristika propusnih filtara u analizatoru koji zadovoljava standard GOST 17168-82. Takav analizator naziva se jedna trećina oktave, budući da u svakoj oktavi frekvencijskog raspona postoje tri pojasa. Može se vidjeti da se frekvencijski odgovori propusnih filtara preklapaju; njihova strmina ovisi o redoslijedu korištenih filtera.
Riža. 2. Frekventne karakteristike filtri analizatora spektra jedne trećine oktave
Važno svojstvo analizatora spektra je balistika - tromost mjerača razine u frekvencijskim pojasevima. Može se podesiti postavljanjem brzine porasta (napada) i pada razine. Tipična vremena napada i raspada u takvom analizatoru su reda veličine 200 i 1500 ms.
Analizatori pojasnog spektra često se koriste za podešavanje frekvencijskog odziva (amplitudno-frekvencijski odziv) akustičkih sustava na koncertnim prostorima. Ako je ulaz u takav analizator ružičasti šum(imaju istu snagu u svakoj oktavi), zaslon će prikazati vodoravnu liniju, možda ispravljenu za varijacije šuma tijekom vremena. Ako je ružičasti šum, koji prolazi kroz sustav pojačanja zvuka dvorane, izobličen, tada će na analizatoru biti vidljive promjene u njegovom spektru. U tom će slučaju analizator, kao i naše uho, biti neosjetljiv na uske padove frekvencijskog odziva (manje od 1/3 oktave).
Fourierova transformacija
Fourierova transformacija je matematički aparat za razlaganje signala na sinusne oscilacije. Na primjer, ako je signal x(t) kontinuirano i beskonačno u vremenu, onda se može predstaviti kao Fourierov integral:
Fourierov integral prikuplja signal x(t) iz beskonačnog skupa sinusoidnih komponenti različitih frekvencija ω koji imaju amplitude x ω i faze φ ω .
U praksi nas više zanima analiza zvukova koji su vremenski konačni. Budući da glazba nije statičan signal, njezin se spektar mijenja tijekom vremena. Stoga nas u spektralnoj analizi obično zanimaju pojedinačni kratki fragmenti signala. Za analizu takvih fragmenata digitalnog audio signala postoji diskretna Fourierova transformacija:
Ovdje N broj diskretnih signala x(n) na vremenskom intervalu od 0 do N-1 se sintetiziraju kao zbroj konačnog broja sinusoidnih oscilacija s amplitudama X k i faze φk. Frekvencije ovih sinusoida su kF/N, gdje F je frekvencija uzorkovanja signala, i N- broj uzoraka izvornog signala x(n) na analiziranom intervalu. Skup koeficijenata X k pozvao amplitudnog spektra signala. Kao što se može vidjeti iz formule, frekvencije sinusoida na koje se signal razlaže jednoliko su raspoređene od 0 (konstantna komponenta) do F/2 - najveća moguća frekvencija u digitalnom signalu. Takav linearni raspored frekvencija razlikuje se od raspodjele pojaseva trećeoktavnog analizatora.
FFT analizatori
FFT (brza Fourierova transformacija) - brzi algoritam izračuna diskretna transformacija Fourier. Zahvaljujući njemu, postalo je moguće analizirati spektar audio signala u stvarnom vremenu.
Razmotrimo rad tipičnog FFT analizatora. Kao ulaz prima digitalni audio signal. Analizator odabire uzastopne intervale iz signala ("prozor"), na kojem će se izračunati spektar, i izračunava FFT u svakom prozoru kako bi se dobio spektar amplitude X k. Izračunati spektar je prikazan kao dijagram amplitude u odnosu na frekvenciju (slika 3). Slično kao kod propusnih analizatora, logaritamska ljestvica se obično koristi duž osi frekvencije i amplitude. Ali zbog linearnog rasporeda FFT pojaseva u frekvenciji, spektar može izgledati nedovoljno detaljan na niskim frekvencijama ili pretjerano oscilirajući na visokim frekvencijama.
Riža. 3. Prikaz FFT analizatora
Ako razmatramo FFT kao skup filtara, tada će, za razliku od propusnih filtara analizatora jedne trećine oktave, FFT filtri imati istu širinu u hercima, a ne u oktavama. Stoga, ružičasti šum na FFT analizatoru više neće biti vodoravna linija, već nagnuta, s padom od 3 dB/oct. Vodoravna crta na FFT analizatoru bit će bijeli šum- sadrži jednaku energiju u jednakim linearnim frekvencijskim intervalima.
Parametar N- broj analiziranih uzoraka signala - od presudne je važnosti za vrstu spektra. Više N, to je gušća frekvencijska mreža preko koje FFT razlaže signal, a više je frekvencijskih detalja vidljivo u spektru. Da biste postigli višu frekvencijsku rezoluciju, morate analizirati duže dijelove signala. Ako signal unutar FFT prozora promijeni svoja svojstva, tada će spektar prikazati neke prosječne informacije o signalu iz cijelog intervala prozora.
Kada trebate analizirati brze promjene u signalu, duljini prozora N biraj male. U tom se slučaju razlučivost analize povećava s vremenom i smanjuje učestalost. Stoga je frekvencijska rezolucija analize obrnuto proporcionalna vremenskoj razlučivosti. Ova činjenica se zove odnos neizvjesnosti.
Prozori težine
Jedan od najjednostavnijih audio signala je sinusni ton. Kako će izgledati njegov spektar na FFT analizatoru? Ispada da ovisi o frekvenciji tona. Znamo da FFT razlaže signal ne prema frekvencijama koje su stvarno prisutne u signalu, već prema fiksnoj uniformnoj frekvencijskoj mreži. Na primjer, ako je frekvencija uzorkovanja 48 kHz i veličina FFT prozora je 4096 uzoraka, tada FFT razlaže signal na 2049 frekvencija: 0 Hz, 11,72 Hz, 23,44 Hz, ..., 24000 Hz.
Ako se frekvencija tona podudara s jednom od frekvencija FFT mreže, tada će spektar izgledati "savršeno": jedan oštri vrh će označavati frekvenciju i amplitudu tona (slika 4, bijeli grafikon).
Ako frekvencija tona ne odgovara nijednoj od frekvencija FFT mreže, tada će FFT "prikupiti" ton od frekvencija dostupnih u mreži, u kombinaciji s različitim težinama. U ovom slučaju, graf spektra je zamagljen u frekvenciji (slika 4, zeleni grafikon). Takvo zamućenje je obično nepoželjno, jer može prikriti više tihi zvukovi na susjednim frekvencijama. Također možete primijetiti da je amplituda maksimuma zelenog grafikona niža od stvarne amplitude analiziranog tona. To je zbog činjenice da je snaga analiziranog tona jednaka zbroju snaga koeficijenata spektra od kojih je ovaj ton sastavljen.
Riža. 4. Spektar sinusoidnog tona različitih frekvencija sa i bez okvira težine
Da bi se smanjio učinak razmazivanja spektra, signal se množi s težina prozora su glatke Gaussove funkcije koje padaju prema rubovima intervala. Oni smanjuju zamućenje spektra na račun određenog pogoršanja frekvencijske rezolucije. Ako promatramo FFT kao skup propusnih filtara, tada prozori težine reguliraju međusobno prodiranje frekvencijskih pojasa.
Najjednostavniji prozor je pravokutni: to je konstanta 1 koja ne mijenja signal. To je jednako odsutnosti prozora težine. Jedan od popularnih prozora je Hammingov prozor. Smanjuje razinu zamućenja spektra za oko 40 dB od glavnog vrha.
Prozori težine razlikuju se po dva glavna parametra: stupnju ekspanzije glavnog vrha i stupnju supresije razmazivanja spektra. ("bočni režnjevi"). Što više želimo potisnuti bočne režnjeve, to će glavni vrh biti širi. Pravokutni prozor najmanje razmazuje vrh vrha, ali ima najviše bočne režnjeve. Kaiserov prozor ima parametar koji vam omogućuje da odaberete željenu količinu potiskivanja bočnog režnja.
Još jedan popularan izbor je Khan prozor. On potiskuje maksimalni bočni režanj manje od Hammingovog prozora, ali drugi bočni režnjevi brže otpadaju kada se udaljavaju od glavnog vrha. Blackmanov prozor ima jače potiskivanje bočnih režnja od Khanovog prozora.
Za većinu zadataka nije jako važno koju vrstu prozora težine koristiti. Glavna stvar je da treba biti. Popularni izbor- Khan ili Blackman. Korištenje težinskog prozora smanjuje ovisnost oblika spektra o specifičnoj frekvenciji signala i o njegovoj podudarnosti s FFT frekvencijskom mrežom.
Slika 4 je napravljena za sinusoide, međutim na temelju nje nije teško zamisliti kako će izgledati spektar stvarnih audio signala. Svaki vrh u spektru imat će neki difuzni oblik, ovisno o svojoj frekvenciji i odabranom prozoru težine.
Za kompenzaciju proširenja vrha pri korištenju prozora težine, mogu se koristiti duži FFT prozori: na primjer, ne 4096, već 8192 uzorka. To će poboljšati frekvencijsku rezoluciju analize, ali je s vremenom pogoršati.
Spektrogram
Često postoji potreba da se prati kako se spektar signala mijenja tijekom vremena. FFT analizatori vam pomažu da to učinite u stvarnom vremenu prilikom reprodukcije signala. Međutim, u nekim je slučajevima prikladno vizualizirati promjenu spektra u cijelom zvučnom prolazu odjednom. Taj se prikaz signala zove spektrogram. Za njegovu izgradnju, prozorska Fourierova transformacija: Spektar se izračunava iz uzastopnih signalnih prozora (slika 5) i svaki od ovih spektra čini stupac u spektrogramu. 
Riža. 5. Proračun spektrograma signala
Vrijeme se crta duž horizontalne osi spektrograma, frekvencija se crta duž vertikalne osi, a amplituda se prikazuje svjetlinom ili bojom. Na spektrogramu gitarske note na sl. Slika 6 prikazuje razvoj zvuka: počinje oštrim napadom i nastavlja se u obliku harmonika koji su višekratnik frekvencije temeljnog tona od 440 Hz. Vidi se da gornji harmonici imaju manju amplitudu i opadaju brže od nižih harmonika. Spektrogram također pokazuje šum snimanja – jednoličnu tamnoplavu pozadinu. S desne strane je ljestvica podudaranja boja i razina signala (u decibelima ispod nule).
Riža. 6. Spektrogram gitarske note s različitim veličinama FFT prozora
Ako promijenite veličinu FFT prozora, postaje jasno vidljivo kako se mijenja frekvencijska i vremenska rezolucija spektrograma. Kako se prozor povećava, harmonici postaju tanji i njihova frekvencija se može točnije odrediti. Međutim, trenutak napada je zamagljen u vremenu (na lijevoj strani spektrograma). Smanjenje veličine prozora ima suprotan učinak.
Spektrogram je posebno koristan kada se analiziraju signali koji se brzo mijenjaju. Na sl. Slika 7 prikazuje spektrogram vokalnog odlomka s vibratom. Iz njega je lako odrediti takve karakteristike glasa kao što su frekvencija i dubina vibrata, njegov oblik i ravnomjernost, prisutnost pjevačkog formanta. Promjenom visine temeljnog tona i harmonika može se pratiti izvedena melodija.
Riža. 7. Spektrogram vokalnog odlomka s vibratom
Primjena spektrograma
Moderni alati za restauraciju zvuka, kao što je program iZotope RX, aktivno koriste spektrogram za uređivanje pojedinačnih frekvencijsko-vremenskih područja u signalu. Ovom tehnikom mogu se pronaći i potisnuti neželjeni prizvuci poput zvonjave. mobitel tijekom važnog snimanja škripa pijanistička stolica, kašlje u gledalištu itd.
Ilustrirajmo korištenje spektrograma za uklanjanje zvižduka ventilatora iz snimke uživo.
Riža. 8. Uklanjanje neželjenih prizvuka pomoću spektrograma
Na sl. 8 zviždaljku je lako pronaći: to je svjetlo zakrivljena linija oko 3 kHz. Ako je frekvencija zvižduka konstantna, tada bi se mogla potisnuti notch filterom. Međutim, u našem slučaju se frekvencija mijenja. Zgodno je koristiti alat čarobnog štapića iz programa iZotope RX II za isticanje zviždaljke na spektrogramu. Jedan pritisak ističe temeljni ton zviždaljke, drugi pritisak naglašava harmonike. Nakon toga, zviždaljka se može ukloniti jednostavnim pritiskom na tipku Del. Međutim, točniji način je korištenje modula Spectral Repair: to će izbjeći "rupe" u spektru nakon uklanjanja zviždaljke. Nakon primjene ovog modula u vertikalnom načinu rada Attenuate, zviždaljka gotovo potpuno nestaje sa snimke: vizualno i slušno.
Druga korisna primjena spektrograma je analiza prisutnosti tragova MP3 kompresije ili drugih kodeka s gubicima u snimci. Većina originalnih (nekomprimiranih) kvalitetnih snimaka Raspon frekvencija proteže se do 20 kHz i više; u ovom slučaju energija signala glatko opada s povećanjem frekvencije (kao na sl. 6, 7). Kao rezultat psihoakustičke kompresije, gornje frekvencije signala kvantiziraju se jače od donjih, a gornja granica spektra signala je postavljena na nulu (kao na slici 8). U ovom slučaju, granična frekvencija ovisi o sadržaju kodiranog signala i o brzini prijenosa kodera. Jasno je da enkoder nastoji nulirati samo one frekvencije u signalu koje su in ovaj trenutak nečujno (prikriveno). Stoga se granična frekvencija u pravilu mijenja s vremenom, što na spektrogramu tvori karakterističan "rub" s otocima energije na tamnoj pozadini.
Slična situacija se ponekad događa s niskofrekventnim šumom, kao što je vjetar koji puše u mikrofon ili DC (offset). istosmjerna struja, DC offset). Mogu se nalaziti na infra-niskim frekvencijama i ne detektirati se bez pomoći spektralnog analizatora ili osciloskopa.
Zaključak
Među iskusnim inženjerima zvuka stare škole rašireno je uvjerenje da signale treba analizirati i uređivati isključivo sluhom, bez oslanjanja na indikatore i analizatore. Naravno, analizatori nisu lijek za gubitak sluha. Malo je vjerojatno da netko ozbiljno shvaća ideju miješanja kompozicije "prema instrumentima".
Spektar i spektrogram su načini predstavljanja zvuka koji su bliži slušnoj percepciji nego oscilogram. Nadam se da će ovaj članak otvoriti nove mogućnosti u analizi i montaži zvuka onima koji do sada nisu radili s tim idejama.
Sigurno je svatko od vas naišao na analizatore zvuka htio to ne želi. Na policama trgovina više od deset godina, svaka je više-manje pristojna glazbeni centar ima jedan. U narodu ih obično zovu "muzika u boji", "ekvilajzer" i slično. I na računalu mnogi igrači imaju analizatore spektra i, u nekim slučajevima, vrlo snažno vizualiziraju zvuk (dodatci za Winamp). Ali sada nećemo govoriti o običnim korisničkim programima, već o profesionalnim programima za analizu signala (u našem slučaju zvuk). Dopustite mi da objasnim zašto pišem "signal". Zapravo, ti programi omogućuju analizu signala koji dolazi na ulaz zvučne kartice, ali postoje majstori koji daju ne-audio signale i dobiju nešto poput osciloskopa ili multimetra, ali opet, to nam ne treba. U recenziju sam uključio 3 programa za analizu signala (zvuka): PAS Analysis Center v3.5, 4Pockets PocketRTA PC v1.0 i Pinguin Audio Meter v2.2.
PAS centar za analizu v3.5
Dakle, krenimo redom: pokretanjem programa vidimo nekoliko prozora (slika 1). Ovdje ćemo ih dalje razmotriti.
Slika 1. Windows u PAS Analysis Center v3.5
Prvi od prozora Analizator spektra, sam analizator spektra. Na prvoj kartici (FFT Length) postavljaju se postavke za Fourierovu transformaciju (zapravo, proces predstavljanja signala u spektralnom obliku). Blackman, Hamming, Parzen itd. - to su takozvani "prozori", drugim riječima, to su imena matematičara koji su svaki predložili svoju funkciju težine za predstavljanje zvučnog spektra. Ako želite osjetiti razliku između njih, onda uključite generator (slika 2) i generirajte sinusoidu (sinus).
Slika 2. Uključivanje generatora
Budući da bi sinusoida idealno trebala proizvesti jedan vrh u spektralnom području, moguće je prebaciti gore spomenute "prozore" i pogledati rezultat.
Sljedeći parametar je Duljina FFT-a. Ovo je broj uzoraka u Fourierovoj transformaciji. Što je ova vrijednost veća, to je točnija spektralni odgovor ali proces je sporiji. I obrnuto.
Sljedeća kartica - Mjerilo. Ovdje su postavke skale analizatora spektra. Sve tri karakteristike kontroliraju ekspanziju/kompresiju duž osi.
prikaz. Ova kartica sadrži postavke za prikaz analizatora spektra.
Amplituda dnevnika i frekvencija dnevnika- logaritamska ili linearna skala duž odgovarajućih osi. Crtanje mreže - crtanje mreže. Crtajte neaktivno - isticanje spektralnih vrpca. Nacrtaj skalu amplitude i Nacrtaj ljestvicu frekvencije - prikaži gradaciju razine i frekvencijske ljestvice, respektivno. Crtanje vrhova - crtanje vršnih vrijednosti. Peaks hold - prikaz posljednje vršne vrijednosti.
ljubazan- vrsta vizualizacije spektra. Ovdje je posebno zanimljiv način Scroll, jer. u ovom načinu rada je još uvijek uključena 3. dimenzija - vrijeme.
Vrhovi- postavke vršnog prikaza. Brojevi - debljina vrha. Peak delay - vršno kašnjenje. Peak speed - vršna stopa raspada.
Propadanje- postavljanje vremena regeneracije spektralnih stupaca. Neophodan za korekciju brzine, t.j. tako da ne skaču bjesomučnom brzinom, ili obrnuto, ne bacaju se i okreću.
Slika 3. Osciloskop
Sljedeći prozor je Osciloskop (osciloskop) (slika 3). Prikazuje valni oblik u slučaju zvuka, te općenito promjenu napona (ili struje ovisno o spoju) analiziranog signala.
Duljina FFT-a- kao što sam rekao, ovo je postavka za Fourierovu transformaciju.
Mjerilo- ovdje možete postaviti oznake mjerila. Efekat - odabire razdvajanje boja za vrhove (Peaks) ili za vrh/dno (Splitt).
prikaz- postavke pogleda. Ovdje je vrijedno istaknuti Scroll - značajnu vremensku kompresiju, prikladnu za promatranje općenitije slike.
Odjeća- vrsta crtanja valova.
način okidanja- Ova je funkcija slična funkciji okidača u osciloskopima. I malo je vjerojatno da će biti od koristi za analizu glazbe. Up Flag i Down Flag - na kojoj prednjoj strani treba sinkronizirati (primjetno na pilastim signalima). Trigger level - razina okidača.
I zadnji prozor - Spektrogram(Slika 4) ovo je zapravo obrnuti spektar, rastegnut tijekom vremena. Ovdje je amplituda (razina) prikazana u boji.
Slika 4. Spektrograf
Duljina FFT - vidi ranije.
Mjerilo- postavke razmjera i pojačanja. Skala pojačala - pojačanje. Sensitive - osjetljivost. Freq skala - stupanj rastezanja frekvencijske osi. Freq base - glavna (niža) frekvencija.
prikaz- postavke prikaza spektrograma. Ubrzati - ubrzanje u vremenu. Reljefno - promijenite pozadinu spektrografa, posebno je učinkovit s drugim prilagodbama (crno-bijelo u odjeći). Pomicanje zaslona - pomičite zaslon dok prolazite ili se vraćate.
Opremiti - postavke boja spektrogrami.
Ovo završava pregled prozora.
Sada želim reći malo o osnovnim principima ovog programa, i drugih sličnih (analizatori signala).
Postoje 3 načina rada takvih programa: 1. Uživo (analiza zvuka u stvarnom vremenu s ulaza zvučne kartice). Ovdje pogledajte sliku 5.
Slika 5. Način rada "Uživo".
2. Datotečni player. Analizira već snimljene datoteke (vidi sliku 6)
Slika 6. Način rada igrača
3. Način rada generatora. Već sam to spomenuo gore (vidi sliku 2). Korisno za podešavanja i prilagodbe.
4Pockets PocketRTA PC v1.0
Ovaj proizvod je zanimljiv jer je napravljen za dvije platforme: PC i Pocket PC, tj. i za stolna i za džepna računala. Pogledat ću desktop verziju.
Dakle, uključivanjem programa, vidimo glavni prozor programa (slika 7).
Slika 7. Glavni prozor 4Pockets PocketRTA PC v1.0
Iznad vidimo razine ulaznog signala. Malo niže je dio koji pokazuje razinu najglasnije frekvencije spektra u obliku, zapravo, brojčana vrijednost u hercima, kao i približno notu koja odgovara ovoj frekvenciji. Još niže je prozor analizatora. Na samom dnu nalazi se odjeljak postavki. Ovdje ćemo to detaljnije razmotriti.
Mjerilo- izbor točnosti i vrste analizatora. Osim toga, postoji osciloskop (Uzorak), spektrograf (Spectrograph) i tako neobična funkcija kao što je razina zvučni pritisak(SPL). Uz pomoć SPL-a određuje se omjer signal-šum i neke karakteristike hardvera.
Prosječno- funkcija za praktičnost promatranja spektra (usporava / ubrzava)
pon- (Monitor kanal) odabir vrste analiziranih kanala (mono, stereo, lijevo, desno)
Trag- sprema vršne razine na zaslonu. Pogodno kada su postavke na oktavi.
Težina- prema programerima, na frekvencijama ispod 500 Hz i iznad 4 kHz, slušna osjetljivost opada, što znači da izvan ovih frekvencijskih granica osoba čuje zvukove tiše. Kako bi kompenzirali ovaj učinak, profesionalna oprema koristi krivulje težine. Ovdje su dostupne 4 vrste krivulje težine.
Propadanje je stopa raspada spektralnih stupaca.
Dobitak- Steći kontrolu. Povećanje od 3 dB isto je kao množenje s 2 puta.
Pauza- stanka (a tko je sumnjao).
ton- generator. Dostupno je 8 različitih frekvencijskih sinusnih postavki i 2 pohrane šuma.
Također želim skrenuti pozornost na činjenicu da u načinu rada analizatora spektra možemo vidjeti u dijelu ispod razina frekvenciju, notu i razinu na mjestu gdje kliknemo mišem. Ponekad od pomoći.
Pinguin Audio Meter v2.2
Ovaj proizvod nema tako fleksibilne postavke kao njegovi kolege. Ali svidio mi se zbog svoje jednostavnosti i dizajna, jer ne moraju uvijek i ne moraju svi koristiti puno svih složenih postavki.
Program Pinguin audio mjerač ima samo 4 prozora (slika 8)
Slika 8. Glavni prozor Pinguin Audio Meter v2.2
Pogodnost ovog programa je što se svaki prozor može proširiti i tako ga je mnogo ugodnije gledati. Kada pritisnete desni gumb klik mišem otvara izbornik s postavkama za svaki prozor.
PPM mjerač- indikator razine (slika 9). Dostupne postavke- horizontalni/vertikalni raspored (horizontalni), statički prikaz vršne razine(zadržavanje vrha), prikaz vršnih razina s prigušenjem (peak decay), vrijeme opadanja razina (vreme opadanja) i postavke boje (boja).
Slika 9. PPM mjerač - indikator razine u Pinguin Audio Meteru
Stereo metar - indikator korelacije faze i stereo širine X-Y koordinate(slika 10).
Slika 10. Stereo mjerač u Pinguin Audio Meteru
Dostupne su sljedeće postavke:
Vidljive točke- broj vidljivih točaka za podešavanje jasnoće slike.
debele točke- podebljane ili male točkice.
uzorci- vrijeme uzorkovanja. Prilagođeno kako bi se smanjilo opterećenje procesora.
Analizator spektra- analizator spektra (kao što možete pretpostaviti) (slika 11).
Slika 11. Analizator spektra u Pinguin Audio Meteru
U izborniku postavki dostupni su isti kao indikator razine, ali postoji još nekoliko svojih.
Prozor- težinske funkcije Fourierove transformacije (vidi gore, o Spectra Labu). Dostupno je 7 funkcija. Kreatori programa smatraju Welchovu funkciju zanimljivom.
način unosa- način prikaza analiziranih kanala. Ovdje, za razliku od programa o kojima smo ranije govorili, ne možete prikazati nekoliko kanala odjednom.
mjerač korelacije- korelometar. Prikazuje faznu razliku (korelaciju) između dva kanala (slika 12). Ovo je svojevrsni test "kvalitete stereo slike". Ima samo dvije postavke - uključeno (Uključeno) i vertikalni/vodoravni način rada (Horizontal).
Slika 12. Korelometar u Pinguin Audio Meteru
To je sve za naš "analizator pingvina". Da, postoji još nekoliko postavki na alatnoj traci, kao što su brzina uzorkovanja (brzina uzorkovanja), odabir uređaja (uređaj) i prioritet programa (prioritet).
Pa, zaključno, odlučio sam sažeti glavne podatke u tablicu, t.j. usporedite gornje analizatore.
| Parametar | PAS centar za analizu v3.5 | 4Pockets PocketRTA PC v1.0 | Pinguin Audio Meter v2.2 |
| analizator spektra | + | + | + |
| spektrograf | + | + | - |
| osciloskop | + | + | - |
| indikator fazne korelacije (X-Y) | - | - | + |
| korelometar | - | - | + |
| FFT postavke (FFT) | + | + | - |
| generator signala | + | + | - |
| analiza datoteke | + | + | - |
| broj "prozora" (vrste prikaza spektra) | 7 | 4 | 7 |
| izgled (skala od 5 točaka) | 3 | 2 | 4 |
Kao što možete vidjeti iz stožerne tablice Pinguin Audio Meter v2.2što se tiče funkcija, prilično je slab, ali ima nekoliko "čipova" s kojima se njegovi snažniji kolege ne mogu pohvaliti - korelometar i indikator fazne korelacije. Izgled- moja osobna procjena, tj. prilično subjektivno. Ocjenjivao sam na skali od 5 stupnjeva. 5 nikome nije postavljeno, jer, vidite, bilo je moguće napraviti naglo u pogledu grafike (sjetite se istih Winamp dodataka). Ali ipak mi se "pingvin" svidio izgledom.
Bilješka:
Programi obuhvaćeni u ovom članku:
SoundCard Oszilloscope - program koji pretvara računalo u dvokanalni osciloskop, dvokanalni niskofrekventni generator i analizator spektra
Dobar dan dragi radio amateri!
Svaki radioamater zna da je za stvaranje manje ili više složenih radioamaterskih uređaja potrebno imati na raspolaganju ne samo multimetar. Danas u našim trgovinama možete kupiti gotovo svaki uređaj, ali - postoji jedan "ali" - cijena pristojne kvalitete bilo kojeg uređaja nije manja od nekoliko desetaka tisuća naših rubalja, a nije tajna da je za većinu Rusa ovo je puno novca, pa stoga ti uređaji uopće nisu dostupni ili radioamater kupuje uređaje koji su već dugo u upotrebi.
Danas na licu mjesta , pokušat ćemo opremiti radioamaterski laboratorij besplatnim virtualnim uređajima -digitalni dvokanalni osciloskop,
dvokanalni generator audio frekvencija
,
analizator spektra. Jedina mana ovih uređaja je što svi rade samo u frekvencijskom pojasu od 1 Hz do 20.000 Hz. Stranica je već dala opis sličnog radioamaterskog programa:“ “
- program koji pretvara kućno računalo u osciloskop.
Danas vam želim skrenuti pozornost na još jedan program - “Osciloskop zvučne kartice“. Ovaj me program privukao. dobre karakteristike, promišljen dizajn, lakoća učenja i rada u njemu. Ovaj program na engleskom, bez prijevoda na ruski. Ali ja to ne vidim kao nedostatak. Prvo, vrlo je lako shvatiti kako raditi u programu, to ćete i sami vidjeti, a drugo, jednog dana ćete steći dobri aparati(a imaju sve oznake na engleskom, iako su i sami Kinezi) i odmah se lako naviknu na njih.
Program je razvio C. Zeitnitz i besplatan je, ali samo za privatnu upotrebu. Licenca za program košta oko 1500 rubalja, a postoji i takozvana “privatna licenca” koja košta oko 400 rubalja, ali to je više kao donacija autoru za daljnje poboljšanje programa. Prirodno ćemo koristiti besplatna verzija program koji se razlikuje samo po tome što se pri svakom pokretanju pojavljuje prozor s ponudom za kupnju licence.
Preuzmite program ( Najnovija verzija od prosinca 2012.):
(28,1 MiB, 51 272 pogodaka)
Prvo, razumijemo "koncepte":
Osciloskop- uređaj dizajniran za istraživanje, promatranje, mjerenje amplitude i vremenskih intervala.
Osciloskopi se klasificiraju:
♦ prema namjeni i načinu izlaza informacija:
- osciloskopi s periodičnim zamahom za promatranje signala na ekranu (na zapadu se zovu osciloskop)
- osciloskopi s kontinuiranim zamahom za snimanje krivulje signala na fotografskoj vrpci (na zapadu se naziva oscilograf)
♦ prema načinu obrade ulaznog signala:
– analogni
– digitalno
Program radi u okruženju koje nije niže od W2000 i uključuje:
- Dvokanalni osciloskop s propusnošću (ovisno o zvučna kartica) ne manje od 20 do 20000 Hz;
– dvokanalni generator signala (sa sličnom generiranom frekvencijom);
- analizator spektra
– a moguće je i snimanje audio signala za kasnije proučavanje
Svaki od ovih programa ima dodatne mogućnosti, što ćemo razmotriti tijekom njihovog proučavanja.
Počet ćemo s Signalgeneratorom:
Generator signala, kao što sam rekao, je dvokanalni - kanal 1 i kanal 2.
Razmotrite svrhu njegovih glavnih prekidača i prozora:
1
– tipke za uključivanje generatora;
2
– prozor za postavljanje izlaznog valnog oblika:
sinus– sinusni
trokut- trokutasti
kvadrat- pravokutni
pilasta- pilasta
bijeli šum- Bijeli šum
3
– regulatori amplitude izlaznog signala (maksimalno - 1 volt);
4
– gumbi za podešavanje frekvencije (željena frekvencija se može postaviti ručno u okvirima ispod gumba). Iako je maksimalna frekvencija na regulatorima 10 kHz, bilo koja dopuštena frekvencija može se unijeti u donje prozore (ovisno o zvučnoj kartici);
5
– prozori za ručno podešavanje frekvencije;
6
– uključivanje načina rada “Sweep-generator”. U ovom načinu rada, izlazna frekvencija generatora povremeno se mijenja od minimalne vrijednosti postavljene u okvirima "5" do maksimalne vrijednosti postavljene u okvirima "Fend" tijekom vremena postavljenog u okvirima "Vrijeme". Ovaj način rada može se omogućiti za bilo koji kanal ili za dva kanala odjednom;
7
– prozori za postavljanje završne frekvencije i vremena rada Sweep;
8
– softverska veza izlaz kanala generatora na prvi ili drugi ulazni kanal osciloskopa;
9
- postavljanje fazne razlike između signala iz prvog i drugog kanala generatora.
10
-na postavljanje radnog ciklusa signala (vrijedi samo za pravokutni signal).
Sada pogledajmo sam osciloskop:
1
– Amplituda -
vertikalno podešavanje osjetljivosti kanala
2
– Sinkronizacija– omogućuje (provjeravanjem ili poništavanjem) izvođenje zasebnog ili istovremenog podešavanja dvaju kanala u smislu amplitude signala
3, 4
– omogućuje vam širenje signala po visini zaslona za njihovo individualno promatranje
5
– postavka vremena pomicanja (od 1 milisekunde do 10 sekundi, dok je 1 sekunda 1000 milisekundi)
6
– start/stop rad osciloskopa. Kada se zaustavi, zaslon sprema trenutno stanje signala i gumb Spremi ( 16
) koji vam omogućuje spremanje trenutnog stanja na računalu u obliku 3 datoteke (tekstualni podaci signala koji se proučava, crno-bijela slika i slika u boji slike sa zaslona osciloskopa u trenutku zaustavljanja)
7
– okidač – uređaj za programiranje, koji odgađa početak sweep-a dok se ne ispune određeni uvjeti i koristi se za dobivanje stabilne slike na zaslonu osciloskopa. Postoje 4 načina rada:
– Uključeno, Isključeno. Kada je okidač isključen, slika na zaslonu izgledat će "pokrenuta" ili čak "razmazana".
– automatski način rada. Program sam odabire način rada (normalan ili pojedinačni).
– normalni mod
. U ovom načinu rada provodi se kontinuirano skeniranje ispitivanog signala.
– jednostruki način rada. U ovom načinu rada vrši se jednokratno pomicanje signala (s vremenskim intervalom postavljenim od strane kontrole vremena).
8
– aktivni odabir kanala
9
– rub– vrsta okidača signala:
- dižući se– duž prednje strane proučavanog signala
– padajući– padom signala koji se proučava
10
– Automatsko postavljanje – automatska instalacija vrijeme sweep-a, osjetljivost kanala amplituda vertikalnog odstupanja, kao i slika je prisiljena na sredinu ekrana.
11
-Način rada kanala– određuje kako će se signali prikazati na zaslonu osciloskopa:
– singl– odvojeni izlaz dva signala na ekranu
- CH1 + CH2– izlaz zbroja dva signala
– CH1 - CH2– izlaz razlike dvaju signala
– CH1 * CH2– izlaz umnoška dvaju signala
12 i 13 – izbor prikaza kanala na ekranu (ili bilo koji od dva, ili dva odjednom, vrijednost se prikazuje pored Amplituda)
14
– izlaz valnog oblika kanala 1
15
– izlaz valnog oblika kanala 2
16
– već prošlo - snimanje signala na računalo u stop modu osciloskopa
17
– vremenska skala (imamo regulator Vrijeme stoji na 10 milisekundi, pa se ljestvica prikazuje od 0 do 10 milisekundi)
18
– Status– prikazuje trenutno stanje okidača i također vam omogućuje prikaz sljedećih podataka na zaslonu:
- HZ i volti– prikaz trenutne frekvencije napona ispitivanog signala
– kursor– uključivanje vertikalnih i horizontalnih kursora za mjerenje parametara signala koji se proučava
– zapisnik za popunjavanje– snimanje parametara ispitivanog signala sekundu po sekundu.
Izvođenje mjerenja na osciloskopu
Prvo, postavimo generator signala:
1. Uključite kanal 1 i kanal 2 (zeleni trokuti svijetle)
2. Postavite izlazne signale - sinusne i pravokutne
3. Postavite amplitudu izlaznih signala na 0,5 (generator generira signale s maksimalnom amplitudom od 1 volta, a 0,5 će značiti amplitudu signala od 0,5 volta)
4. Postavite frekvencije na 50 Herca
5. Prijeđite na način rada osciloskopa
Mjerenje amplitude signala:
1. Gumb ispod natpisa mjera odaberite način rada HZ i volti, označite oznake frekvencija i napon. U isto vrijeme, trenutne frekvencije za svaki od dva signala (gotovo 50 herca) pojavljuju se iznad nas, amplituda puni signal vp-p i efektivni napon signala Veff.
2. Gumb ispod natpisa mjera odaberite način rada Pokazivači i označite okvir napon. Pritom imamo dva horizontalne linije, a ispod natpisi koji pokazuju amplitudu pozitivne i negativne komponente signala ( ALI), kao i ukupni raspon amplitude signala ( dA).
3. Horizontalne linije postavljamo u položaj koji nam je potreban u odnosu na signal, na ekranu ćemo dobiti podatke o njihovoj amplitudi:
Mjerenje vremenskih intervala:
Izvodimo iste operacije kao i za mjerenje amplitude signala, s izuzetkom - u načinu rada Pokazivači označite oznaku Vrijeme. Kao rezultat, umjesto vodoravnih linija, dobit ćemo dvije okomite linije, a ispod vremenski interval između dvije okomite linije i trenutnu frekvenciju signala u ovom vremenskom intervalu:
Određivanje frekvencije i amplitude signala
U našem slučaju nema potrebe posebno izračunavati frekvenciju i amplitudu signala - sve se prikazuje na ekranu osciloskopa. Ali ako prvi put u životu morate koristiti analogni osciloskop, a ne znate kako odrediti frekvenciju i amplitudu signala, razmotrit ćemo i ovo pitanje u obrazovne svrhe.
Postavke generatora ostavljamo onakvima kakve su bile, s izuzetkom postavljanja amplitude signala na 1.0 i podešavanja osciloskopa kao na slici:
Kontrolu amplitude signala postavljamo na 100 milivolti, kontrolu vremena sweep-a na 50 milisekundi i dobivamo sliku na ekranu kao odozgo.
Princip određivanja amplitude signala:
Regulator Amplituda na poziciji smo 100 milivolti, što znači da je vertikalna podjela mreže na ekranu osciloskopa 100 milivolti. Brojimo broj podjela od dna signala do vrha (dobijemo 10 podjela) i množimo s cijenom jedne podjele - 10*100 = 1000 milivolti = 1 volt, što znači da je amplituda signala koji imamo od vrha do dna 1 volt. Na isti način možete mjeriti amplitudu signala u bilo kojem dijelu valnog oblika.
Određivanje vremenskih karakteristika signala:
Regulator Vrijeme na poziciji smo 50 milisekundi. Broj podjela ljestvice osciloskopa horizontalno je 10 (u ovom slučaju imamo 10 podjela na ekranu), 50 podijelimo s 10 i dobijemo 5, što znači da će cijena jedne podjele biti jednaka 5 milisekundi. Odaberemo dio valnog oblika signala koji nam je potreban i razmotrimo koliko podjela odgovara (u našem slučaju 4 podjele). Pomnožite cijenu 1 podjela s brojem podjela 5*4=20
te utvrditi da je period signala na proučavanom području 20 milisekundi.
Određivanje frekvencije signala.
Frekvencija proučavanog signala određena je uobičajenom formulom. Znamo da je jedan period našeg signala 20 milisekundi, ostaje saznati koliko će razdoblja biti u jednoj sekundi - 1 sekunda/20 milisekundi = 1000/20 = 50 Herca.
Analizator spektra
Analizator spektra– uređaj za promatranje i mjerenje relativne raspodjele energije električnih (elektromagnetskih) oscilacija u frekvencijskom pojasu.
Analizator niskofrekventnog spektra(kao u našem slučaju) je dizajniran za rad u audio frekvencijskom rasponu i koristi se, na primjer, za određivanje frekvencijskog odziva različitih uređaja, u proučavanju karakteristika buke i ugađanju različite radio opreme. Konkretno, možemo odrediti frekvencijski odziv sklopljenog audio pojačala, podesiti razne filtere itd.
Nema ništa teško u radu s analizatorom spektra, u nastavku ću dati svrhu njegovih glavnih postavki, a vi ćete sami, prema iskustvu, lako shvatiti kako raditi s njim.
Ovako izgleda analizator spektra u našem programu:
Što je ovdje - što:
1. Pogled na prikaz skale analizatora okomito
2. Izbor prikazanih kanala iz generatora frekvencije i vrste prikaza
3. Radni dio analizatora
4. Gumb za snimanje trenutnog stanja valnog oblika kada je zaustavljen
5. Način proširenja radnog polja
6. Prebacivanje horizontalne ljestvice (skala frekvencija) s linearne na logaritamsku
7. Frekvencija strujnog signala kada je generator u modu sweep
8. Trenutna frekvencija na poziciji kursora
9. Indikator harmonika signala
10. Postavljanje filtera za signale po frekvenciji
Pogledajte Lissajousove figure
Lissajousove figure- zatvorene putanje nacrtane točkom koja istovremeno vrši dvije harmonijske oscilacije u dva međusobno okomita smjera. Oblik figura ovisi o odnosu između razdoblja (frekvencija), faza i amplituda obiju oscilacija.
Ako se primjenjuje na ulaze " x"i" Y» signale osciloskopa bliskih frekvencija, tada možete vidjeti Lissajousove figure na ekranu. Ova metoda se široko koristi za usporedbu frekvencija dvaju izvora signala i za podešavanje jednog izvora na frekvenciju drugog. Kada su frekvencije bliske, ali nisu jednake jedna drugoj, brojka na ekranu se rotira, a period ciklusa rotacije je recipročan razlici frekvencija, na primjer, period rotacije je 2 s - razlika u frekvencijama signali su 0,5 Hz. Ako su frekvencije jednake, lik se zamrzne nepomično, u bilo kojoj fazi, međutim, u praksi, zbog kratkotrajne nestabilnosti signala, lik na ekranu osciloskopa obično malo podrhtava. Može se koristiti ne samo za usporedbu iste frekvencije, ali i u višestrukom omjeru, na primjer, ako referentni izvor može proizvesti samo frekvenciju od 5 MHz, a ugođeni izvor - 2,5 MHz.
Nisam siguran da će vam ova funkcija programa biti od koristi, ali ako vam je odjednom zatreba, mislim da ćete ovu funkciju lako shvatiti sami.
Funkcija snimanja audio signala
Već sam rekao da program omogućuje snimanje bilo kojeg zvučni signal računalo za daljnje proučavanje. Funkcija snimanja signala nije teška i lako možete shvatiti kako to učiniti:
