Programi i analizuesit të spektrit të kartës së zërit.

Çfarë mendoni se bëjnë vajzat kur bashkohen? A bëjnë pazar, bëjnë fotografi, shkojnë në sallone bukurie? Po, është, por jo të gjithë e bëjnë këtë. Ky artikull do të diskutojë se si dy vajza vendosën të montonin një pajisje elektronike me duart e tyre.

Pse analizues i spektrit?

Në fund të fundit, ka mjaft zgjidhje softuerike për këtë problem dhe ka gjithashtu shumë opsione të zbatimit të harduerit. Së pari, doja shumë të punoja me një numër të madh LED (pasi ne kemi montuar tashmë një kub led, secili për veten tonë, por në madhësi të vogla), dhe së dyti, të zbatoja në praktikë njohuritë e marra për përpunimin e sinjalit dixhital dhe, në - së treti, praktikoni edhe një herë punën me një hekur saldimi.

Zhvillimi i pajisjes

Sepse Marrja e një zgjidhjeje të gatshme dhe bërja e saj në mënyrë rigoroze sipas udhëzimeve është e mërzitshme dhe jo interesante, kështu që vendosëm të zhvillojmë vetë qarkun, duke u mbështetur vetëm pak në pajisjet e krijuara tashmë.

Si ekran u zgjodh një matricë LED 8x32. Ishte e mundur të përdornim matrica led të gatshme 8x8 dhe të mblidhnim prej tyre, por vendosëm të mos ia mohonim vetes kënaqësinë e të ulesh në mbrëmje me një hekur saldimi, dhe për këtë arsye e montuam vetë ekranin nga LED.

Për të drejtuar ekranin, ne nuk e rishpikëm timonin dhe përdorëm një qark dinamik të kontrollit të ekranit. ato. zgjodhën njërën kolonë, e ndezën, pjesa tjetër e kolonave u shuan në atë moment, pastaj zgjodhën tjetrën, e ndezën, pjesa tjetër u shua etj. Për shkak të faktit se syri i njeriut nuk është i përsosur, ne mund të vëzhgojmë një pamje statike në ekran.
Duke marrë rrugën e rezistencës më të vogël, u vendos që do të ishte e arsyeshme të transferoheshin të gjitha llogaritjet në kontrolluesin Arduino.

Përfshirja e një rreshti të veçantë në një kolonë kryhet duke hapur çelësin përkatës. Për të reduktuar numrin e kunjave të daljes së kontrolluesit, kolona zgjidhet përmes dekoderëve (kështu, mund të zvogëlojmë numrin e linjave të kontrollit në 5).

Lidhësi TRS (mini-jack 3.5 mm) u zgjodh si ndërfaqe për t'u lidhur me një kompjuter (ose pajisje tjetër të aftë për të transmetuar një sinjal audio).

Montimi i pajisjes

Ne fillojmë montimin e pajisjes duke bërë një model të panelit të përparmë të pajisjes.

Materiali për panelin e përparmë ishte plastik i zi 5 mm i trashë (pasi diametri i lenteve të diodës është gjithashtu 5 mm). Sipas paraqitjes së zhvilluar, ne shënojmë, presim panelin e përparmë në madhësinë e kërkuar dhe shpojmë vrima në plastikë për LED.

Kështu, marrim një panel të përparmë të gatshëm, mbi të cilin tashmë mund të montoni ekranin.

Dy ngjyra (kuqe-jeshile) me një katodë të përbashkët GNL-5019UEUGC u përdorën si LED për matricën. Para fillimit të montimit të matricës, duke u udhëhequr nga rregulli "kontrolli shtesë nuk do të dëmtojë" të gjitha LED, përkatësisht 270 copë. (ata e morën atë me një diferencë për çdo rast), u testuan për funksionueshmëri (për këtë, u montua një pajisje testimi, duke përfshirë një lidhës, një rezistencë 200Ω dhe një furnizim me energji 5V).

Pastaj i zhbëjmë LED-të si më poshtë. Anodat e diodave të kuqe dhe jeshile i përkulim në një drejtim (djathtas), përkulim katodën në drejtimin tjetër, ndërsa sigurohemi që katoda të jetë më e ulët se anoda. Dhe pastaj përkulni katodën poshtë në 90 °.

Ne e fillojmë montimin e matricës nga këndi i poshtëm i djathtë, e mbledhim atë sipas kolonave.

Duke kujtuar rregullin "kontrolli shtesë nuk dëmton", pas një ose dy kolonave të bashkuara, ne kontrollojmë performancën.

Matrica e përfunduar duket kështu.

Pamja e pasme:

Sipas skemës së zhvilluar, ne bashkojmë qarkun e kontrollit të rreshtit dhe kolonës, bashkojmë sythe dhe një vend për Arduino.

U vendos që të shfaqej jo vetëm spektri amplitudë-frekuencë, por edhe spektri i frekuencës së fazës, si dhe të zgjidhej numri i mostrave për të shfaqur (32,16,8,4). Për këtë janë shtuar 4 çelësa: një për zgjedhjen e llojit të spektrit, dy për zgjedhjen e numrit të mostrave dhe një për ndezjen dhe fikjen e pajisjes.

Shkrimi i një programi

Edhe një herë, ne udhëhiqemi nga rregulli ynë dhe sigurohemi që ekrani ynë të jetë plotësisht funksional. Për ta bërë këtë, ne shkruajmë një program të thjeshtë që ndez plotësisht të gjitha LED-të në ekran. Natyrisht, sipas ligjit të Murphy, disa LED nuk kishin rrymë dhe duhej të zëvendësoheshin.

Pasi u siguruam që gjithçka funksionon, filluam të shkruanim kodin kryesor të programit. Ai përbëhet nga tre pjesë: inicializimi i variablave të nevojshëm dhe leximi i të dhënave, marrja e spektrit të sinjalit duke përdorur transformimin e shpejtë Fourier, shfaqja e spektrit të marrë me formatimin e nevojshëm në ekran.

Montimi i pajisjes fundore

Në fund, ne kemi një panel të përparmë, dhe nën të ka një tufë tela që duhet të mbulohen me diçka, dhe çelsat duhet të fiksohen në diçka. Para kësaj, kishte mendime për të bërë trupin nga mbetjet e plastikës, por ne nuk e imagjinonim fare se si do të dukej konkretisht dhe si ta bënim atë. Zgjidhja e problemit erdhi krejt papritur. Duke ecur nëpër dyqanin e pajisjeve, gjetëm një tenxhere plastike me lule që ishte çuditërisht e përsosur në madhësi.

Lënda mbeti e vogël, shënoni vrimat për lidhësit, kabllot dhe çelsat, si dhe preni dy panele anësore nga plastika.

Si rezultat, duke bashkuar gjithçka, duke lidhur pajisjen me kompjuterin, morëm sa vijon:

Spektri amplitudë-frekuencë (32 numërime):

Spektri amplitudë-frekuencë (16 numërime):

Spektri amplitudë-frekuencë (8 mostra):

Spektri amplitudë-frekuencë (4 numërime):

Spektri i frekuencës së fazës:

Pamja e panelit të pasmë:

Video e funksionimit të pajisjes

Për qartësi, videoja u filmua në errësirë. Pajisja shfaq spektrin e amplitudës-frekuencës në video, dhe më pas në 7 sekonda e kalojmë atë në modalitetin e spektrit të frekuencës fazore.

Lista e artikujve të kërkuar

1. LED GNL-5019UEUGC - 256 copë. (Për shfaqje)
2. Transistorë n-p-n KT863A - 8 copë. (Për të manipuluar vargjet)
3. Transistorë p-n-p С32740 - 32 copë. (Për të menaxhuar kolonat)
4. Rezistenca 1kOhm - 32 copë. (Për të kufizuar rrymën bazë të transistorëve pnp)
5. Dekoder 3/8 IN74AC138 - 4 copë. (Për të zgjedhur një kolonë)
6. Dekoder 2/4 IN74AC139 - 1 pc. (Për dekoderat kaskadë)
7. Pllakë montimi 5x10cm - 2 copë.
8. Sythe
9. Arduino Pro mikro - 1 pc.
10. Mini-jack 3,5 mm - 1 pc.
11. Ndërprerës - 4 copë.
12. Plastike e zezë 720 * 490 * 5 mm - 1 fletë. (Për korniza)
13. Vazo lulesh e zezë 550 * 200 * 150 mm - 1 copë. (Për rastin)

Programi është një analizues i zërit me frekuencë amplitude në kohë reale me burim të hapur.

Analizuesi i frekuencës funksionon me çdo dridhje të zërit, duke përfshirë zërin e njeriut, duke kryer një transformim të shpejtë Furier mbi to dhe duke i zbërthyer në komponentë të frekuencës.

Kur mikrofoni konverton zërin në tension, karta e zërit vepron si një voltmetër dixhital shumë i shpejtë që mat tensionin nga 11025 në 44100 herë në sekondë (numrin e matjeve për sekondë mund ta vendosni vetë në program). Çdo matje konvertohet në një numër tetë ose gjashtëmbëdhjetë shifror. Numrat gjashtëmbëdhjetëshifrorë lejojnë analiza më të sakta të sinjaleve të dobëta. Si rezultat i kampionimit, është e mundur të merret një seri numrash. Ata janë rikrijuar si një sinusoid në dritaren e punës të programit të quajtur "Vala". Përveç kësaj, çdo tingull mund të tregohet si një kombinim i valëve sinus të frekuencave të ndryshme. Matematikisht, kjo ndarje në komponentë të frekuencës quhet transformimi Furier. Më i miri nga të gjithë algoritmet e mundshme quhet Transformimi i Shpejtë i Furierit. Kështu, dritarja "Frekuenca e spektrit" tregon përbërjen spektrale të zërit.

Në program, ju mund të zgjidhni numrin e matjeve që do të përfshihen në një transformim Fourier. Sa më shumë matje të bëhen, aq më shumë frekuenca mund të gjenden në spektër. Kur e ndryshoni këtë vlerë në Analizuesin e Frekuencës, grafiku do të ndryshojë.

Për ata që dëshirojnë të bëjnë vetë programe të tilla, zhvilluesit prezantuan algoritmin origjinal të Transformimit të Fast Fourier, të krijuar në C + +. Mund ta përdorni lirisht në çdo softuer komercial. Gjithashtu, sipas kërkesës popullore, kompleti i shpërndarjes përfshin një tutorial se si të punohet me sinjalet që vijnë në mikrofon duke përdorur API-në Win32, kodin e plotë burimor të Analizuesit të Frekuencave dhe një libër shkollor mbi fizikën e zërit. Kjo paketë softuerike funksionon pa instalim. Që programi të funksionojë, duhet të keni një mikrofon dhe një kartë zëri.

Numri i llogaritjeve të transformimeve Fourier për sekondë mund të rregullohet duke përdorur parametrin e programit "Shpejtësia (FFT" s për sekondë). "Megjithatë, zhvilluesit paralajmërojnë se duhet të jeni shumë të kujdesshëm kur ndryshoni këto vlera, pasi procesorët e ngadaltë mund të mos të jetë në gjendje të trajtojë të gjitha vlerat e dërguara nga karta e zërit. do të ngrijë kompjuterin.

Analizuesi i Frekuencave u zhvillua nga Reliable Software në 1996. Është një bashkim i katër programuesve të pavarur, dy prej të cilëve jetojnë në Seattle, SHBA (Bartosz Milevsky dhe Debbie Erlich) dhe dy në Gdansk, Poloni (Wieslaw Kalkus dhe Piotr Troyanovski). Qëllimi kryesor i aktivitetit të saj është që kompania të shpallë luftën kundër softuerëve të cilësisë së ulët. Puna për krijimin e programeve zhvillohet nga distanca në kohë reale përmes Skype. Autorët kanë krijuar tashmë një numër udhëzuesish për Windows dhe një libër programimi në internet, një blog programimi threading dhe një referencë për Windows API.

Ndërfaqja e aplikacionit është anglisht, nuk ka lokalizim. Megjithatë, për shkak të numrit minimal të cilësimeve, nuk është e vështirë të kuptosh programin.

Frequency Analyzer funksionon në kompjuterë personalë që përdorin sisteme operative Microsoft Windows duke filluar nga Windows 98.

Shpërndarja e programit: Software falas (falas)

Alexey Lukin

Analizuesi i spektrit - një pajisje për matjen dhe shfaqjen e spektrit të një sinjali - shpërndarja e energjisë së sinjalit mbi frekuenca. Ky artikull diskuton llojet kryesore të analizuesve të spektrit dhe ilustron përdorimin e tyre për redaktimin dhe rivendosjen e zërit. Vëmendje e veçantë i kushtohet analizuesve modernë të bazuar nëFFT- transformimi i shpejtë i Furierit.

Pse të analizoni një spektër?

Tradicionalisht, në regjistrimin audio dixhital, një pjesë audio përfaqësohet në formën e një oshilogrami që shfaq formën e një valë zanore (formë vale), domethënë varësinë e amplitudës së një tingulli nga koha. Një përfaqësim i tillë është mjaft i qartë për një inxhinier me përvojë të zërit: një oshilogram ju lejon të shihni ngjarjet kryesore në tingull, të tilla si ndryshimet në volum, pauzat midis pjesëve të një pjese dhe shpesh edhe notat individuale në një regjistrim solo të një instrumenti. . Por tingulli i njëkohshëm i disa instrumenteve në oshilogram "përzihet" dhe analiza vizuale e sinjalit bëhet e vështirë. Sidoqoftë, veshi ynë mund të dallojë lehtësisht instrumentet individuale në një ansambël të vogël. Si ndodh kjo?

Kur një dridhje komplekse e zërit godet daullen e veshit, ajo transmetohet përmes një sërë kockash në një organ të quajtur koklea. Kërmilli është një tub elastik i përdredhur në një spirale. Trashësia dhe ngurtësia e kërmillit ndryshojnë pa probleme nga buza në qendër të spiralës. Kur një dridhje komplekse arrin në skajin e kokleës, ajo shkakton dridhje në përgjigje nga pjesë të ndryshme të kokleës. Në këtë rast, frekuenca rezonante për secilën pjesë të kokleës është e ndryshme. Kështu, kërmilli zbërthen një dridhje komplekse të zërit në komponentë të veçantë të frekuencës. Secilës pjesë të kokleës i afrohen grupe të veçanta nervash dëgjimore që transmetojnë informacione për dridhjet e kokleës në tru (për më shumë detaje mbi perceptimin dëgjimor, shihni artikullin "Bazat e psikoakustikës" nga I. Aldoshina në revistën "Tingulli Inxhinier” Nr.6, 1999). Si rezultat, truri merr informacion në lidhje me tingullin, tashmë të dekompozuar në frekuenca, dhe një person mund të dallojë lehtësisht tingujt e lartë nga ata të ulët. Përveç kësaj, siç do të shohim së shpejti, zbërthimi i frekuencës ndihmon në dallimin e instrumenteve individuale në një regjistrim polifonik, gjë që zgjeron shumë opsionet e redaktimit.

Analizuesit e gjerësisë së brezit

Analizuesit e parë të spektrit audio e ndajnë sinjalin në brezat e frekuencës duke përdorur një grup filtrash analogë. Shfaqja e një analizuesi të tillë (Fig. 1) tregon nivelin e sinjalit në shumë breza frekuencash që korrespondojnë me filtrat.

Oriz. 1. Një analizues Specan32 me oktavë të tretë që imiton pajisjen e mirënjohur KlarkTeknik DN60

Në fig. 2 tregon një shembull të karakteristikave të frekuencës së filtrave të brezit në një analizues që plotëson standardin GOST 17168-82. Një analizues i tillë quhet një oktavë e tretë, pasi ka tre breza në secilën oktavë të diapazonit të frekuencës. Mund të shihet se karakteristikat e frekuencës së filtrave të brezit mbivendosen; pjerrësia e tyre varet nga rendi i filtrave të përdorur.

Oriz. 2. Përgjigja e frekuencës së filtrave të analizatorit të spektrit oktavë të një të tretës

Një veti e rëndësishme e një analizuesi të spektrit është balistika - inercia e njehsorëve të nivelit në brezat e frekuencës. Mund të rregullohet duke vendosur shkallën e rritjes (sulmit) dhe rënies së nivelit. Kohët tipike të sulmit dhe rënies në një analizues të tillë janë në rendin e 200 dhe 1500 ms.

Analizuesit e gjerësisë së brezit përdoren shpesh për të rregulluar përgjigjen e frekuencës (përgjigjen e frekuencës) të sistemeve akustike në vendet e koncerteve. Nëse hyrja në një analizues të tillë ushqehet zhurmë rozë(duke pasur të njëjtën fuqi në çdo oktavë), ekrani do të shfaqë një vijë horizontale, ndoshta të korrigjuar për zhurmën me kalimin e kohës. Nëse zhurma rozë, që kalon përmes sistemit të përforcimit të zërit të sallës, është e shtrembëruar, atëherë ndryshimet në spektrin e saj do të jenë të dukshme në analizues. Në këtë rast, analizuesi, si veshi ynë, do të jetë i pandjeshëm ndaj uljeve të ngushta në përgjigjen e frekuencës (më pak se 1/3 oktavë).

Transformimi Furier

Transformimi Furier është një aparat matematikor për zbërthimin e sinjaleve në lëkundje sinusoidale. Për shembull, nëse sinjali x(t) e vazhdueshme dhe e pafundme në kohë, atëherë mund të përfaqësohet si një integral Furier:

Integrali Fourier mbledh sinjalin x(t) nga një grup i pafund komponentësh sinusoidalë të të gjitha frekuencave të mundshme ω duke pasur amplituda X ω dhe fazat φ ω .

Në praktikë, ne jemi më të interesuar në analizën e tingujve me kohë të kufizuar. Meqenëse muzika nuk është një sinjal statik, spektri i saj ndryshon me kalimin e kohës. Prandaj, në analizën spektrale, ne zakonisht jemi të interesuar për fragmente individuale të sinjalit të shkurtër. Për të analizuar fragmente të tilla të sinjalit audio dixhital, ekziston transformimi diskrete i Furierit:

Këtu N mostrat diskrete të sinjalit x(n) në intervalin kohor nga 0 në N-1 sintetizohen si shuma e një numri të fundëm lëkundjesh sinusoidale me amplituda X k dhe fazat φ k... Frekuencat e këtyre sinusoideve janë kF / N, ku Fështë shpejtësia e kampionimit të sinjalit, dhe N- numri i mostrave të sinjalit origjinal x(n) në intervalin e analizuar. Komplet koeficientësh X k thirrur spektri i amplitudës së sinjalit... Siç shihet nga formula, frekuencat e sinusoideve, në të cilat zbërthehet sinjali, shpërndahen në mënyrë të barabartë nga 0 (komponent konstant) në F/ 2 - frekuenca maksimale e mundshme në një sinjal dixhital. Ky rregullim linear i frekuencave ndryshon nga gjerësia e brezit të një analizuesi oktavë një e treta.

Analizues FFT

FFT (transformimi i shpejtë i Furierit) është një algoritëm për llogaritjen e shpejtë të transformimit diskrete të Furierit. Falë tij, u bë e mundur të analizohej spektri i sinjaleve audio në kohë reale.

Le të hedhim një vështrim në funksionimin e një analizuesi tipik FFT. Ai merr një sinjal audio dixhital në hyrje. Analizatori zgjedh intervale të njëpasnjëshme nga sinjali ("dritare"), mbi të cilin do të llogaritet spektri, dhe llogarit FFT në çdo dritare për të marrë spektrin e amplitudës X k... Spektri i llogaritur shfaqet si grafik i amplitudës kundrejt frekuencës (Fig. 3). Ngjashëm me analizuesit brez-pass, zakonisht përdoret një shkallë logaritmike përgjatë akseve të frekuencës dhe amplitudës. Megjithatë, për shkak të rregullimit linear të brezave FFT në frekuencë, spektri mund të duket i detajuar mjaftueshëm në frekuenca të ulëta ose tepër oscilues në frekuenca të larta.

Oriz. 3. Ekrani i analizuesit FFT

Duke e konsideruar FFT si një grup filtrash, atëherë, ndryshe nga filtrat e brezit të një analizuesi të oktavës me një të tretën, filtrat FFT do të kenë të njëjtën gjerësi në herc, jo në oktava. Prandaj, zhurma rozë në analizuesin FFT nuk do të jetë më një vijë horizontale, por një e zhdrejtë me një pjerrësi prej 3 dB / tetor. Vija horizontale në analizuesin FFT do të jetë Zhurma e bardhë- përmban energji të barabartë në intervale të barabarta lineare të frekuencës.

Parametri N- numri i mostrave të sinjalit të analizuar - ka rëndësi vendimtare për llojin e spektrit. Më shumë N, aq më i dendur është rrjeti i frekuencës mbi të cilin FFT zbërthen sinjalin dhe aq më shumë detaje të frekuencës shihen në spektër. Për të arritur një rezolucion më të lartë të frekuencës, është e nevojshme të analizohen seksionet më të gjata të sinjalit. Nëse sinjali brenda dritares FFT ndryshon vetitë e tij, atëherë spektri do të shfaqë disa informacione mesatare rreth sinjalit nga i gjithë intervali i dritares.

Kur duhet të analizoni ndryshimet e shpejta në një sinjal, gjatësia e dritares N zgjidhni të vogla. Në këtë rast, rezolucioni i analizës rritet në kohë dhe zvogëlohet në frekuencë. Kështu, rezolucioni i frekuencës së analizës është në përpjesëtim të zhdrejtë me rezolucionin e kohës. Ky fakt quhet pasiguria.

Dritaret e peshimit

Një nga sinjalet më të thjeshta të zërit është një ton sinusoidal. Si do të duket spektri i tij në një analizues FFT? Rezulton se varet nga frekuenca e tonit. Ne e dimë se FFT nuk e zbërthen sinjalin në frekuencat që janë aktualisht të pranishme në sinjal, por përgjatë një rrjeti fiks të frekuencës uniforme. Për shembull, nëse shpejtësia e kampionimit është 48 kHz dhe madhësia e dritares FFT është 4096 mostra, atëherë FFT zbërthen sinjalin në 2049 frekuenca: 0 Hz, 11.72 Hz, 23.44 Hz, ..., 24000 Hz.

Nëse frekuenca e tonit përputhet me një nga frekuencat e rrjetit FFT, atëherë spektri do të duket "i përsosur": një kulm i vetëm i mprehtë do të tregojë frekuencën dhe amplituda e tonit (Figura 4, grafiku i bardhë).

Nëse frekuenca e tonit nuk përkon me ndonjë nga frekuencat e rrjetit FFT, atëherë FFT do të "mbledhë" tonin nga frekuencat e disponueshme në rrjet, të kombinuara me pesha të ndryshme. Në këtë rast, grafiku i spektrit është i paqartë në frekuencë (Fig. 4, grafiku i gjelbër). Ky turbullim është zakonisht i padëshirueshëm pasi mund të maskojë tinguj më të dobët në frekuencat ngjitur. Mund të vërehet gjithashtu se amplituda e maksimumit të grafikut të gjelbër është më e ulët se amplituda reale e tonit të analizuar. Kjo për faktin se fuqia e tonit të analizuar është e barabartë me shumën e fuqive të koeficientëve të spektrit nga i cili përbëhet ky ton.

Oriz. 4. Spektri i një toni sinusoidal të frekuencave të ndryshme me dhe pa dritare peshimi

Për të zvogëluar efektin e turbullimit, sinjali shumëzohet me dritare me peshë- funksione të lëmuara, të ngjashme me një Gaussian, që bien në skajet e intervalit. Ato zvogëlojnë turbullimin e spektrit në kurriz të një degradimi në rezolucionin e frekuencës. Duke e konsideruar FFT si një grup filtrash brezkalimi, dritaret e peshimit rregullojnë depërtimin e ndërsjellë të brezave të frekuencës.

Dritarja më e thjeshtë është drejtkëndore: është konstante 1, e cila nuk e ndryshon sinjalin. Është e barabartë me mungesën e një dritareje peshimi. Një nga dritaret më të njohura është dritarja Hamming. Redukton nivelin e njollosjes me rreth 40 dB nga kulmi kryesor.

Dritaret e peshës ndryshojnë në dy parametra kryesorë: shkalla e zgjerimit të majës kryesore dhe shkalla e shtypjes së turbullimit të spektrit ("lobet anësore")... Sa më shumë të duam të ndrydhim lobet anësore, aq më e gjerë do të jetë maja kryesore. Dritarja drejtkëndore mjegullon majën e majës më së paku nga të gjitha, por ka lobet anësore më të larta. Dritarja Kaiser ka një parametër që ju lejon të zgjidhni shkallën e dëshiruar të shtypjes së lobit anësor.

Një tjetër zgjedhje popullore është dritarja Khan. Ai shtyp llobin anësore maksimale më të dobët se dritarja Hamming, por pjesa tjetër e llapave anësore bien më shpejt me distancën nga maja kryesore. Dritarja e Blackman ka më shumë shtypje anësore se dritarja Khan.

Për shumicën e detyrave, nuk është shumë e rëndësishme se cili lloj i dritares së peshimit të përdoret. Gjëja kryesore është ta kesh atë. Zgjedhjet e njohura janë Khan ose Blackman. Përdorimi i një dritareje peshimi zvogëlon varësinë e formës së spektrit nga një frekuencë specifike e sinjalit dhe nga koincidenca e saj me rrjetin e frekuencës FFT.

Figura 4 është bërë për sinusoidet, megjithatë, bazuar në të, është e lehtë të imagjinohet se si do të duket spektri i sinjaleve reale të zërit. Çdo majë në spektër do të ketë një formë të paqartë, në varësi të frekuencës së saj dhe dritares së peshës së zgjedhur.

Dritaret më të gjata FFT mund të përdoren për të kompensuar zgjerimin e pikut kur përdorni dritare me peshë: për shembull, jo 4096, por 8192 mostra. Kjo do të përmirësojë rezolucionin e analizës në frekuencë, por do të degradojë në kohë.

Spektrogrami

Shpesh është e nevojshme të gjurmohet se si ndryshon spektri i sinjalit me kalimin e kohës. Analizuesit FFT ndihmojnë për ta bërë këtë në kohë reale kur luani një sinjal. Sidoqoftë, në një numër rastesh, rezulton të jetë e përshtatshme të vizualizohet ndryshimi i spektrit në të gjithë fragmentin audio menjëherë. Ky përfaqësim i sinjalit quhet spektrogrami... Për ta ndërtuar atë, përdorni transformimi i Furierit me dritare: spektri llogaritet nga dritaret e njëpasnjëshme të sinjalit (Fig. 5), dhe secila prej këtyre spektrave formon një kolonë në spektrogram.

Oriz. 5. Llogaritja e spektrogramit të sinjalit

Boshti horizontal i spektrogramit është koha, boshti vertikal është frekuenca dhe amplituda shfaqet në shkëlqim ose ngjyrë. Spektrogrami i notës së kitarës në Fig. 6 tregon zhvillimin e tingullit: fillon me një sulm të mprehtë dhe vazhdon në formën e harmonikëve, shumëfish të frekuencës së tonit themelor prej 440 Hz. Mund të shihet se harmonikat e sipërme kanë një amplitudë më të ulët dhe prishen më shpejt se ato të poshtme. Gjithashtu, zhurma e regjistrimit mund të gjurmohet në spektrogram - një sfond uniform me ngjyrë blu të errët. Në të djathtë është shkalla e korrespondencës së ngjyrave dhe niveleve të sinjalit (në decibel nën zero).

Oriz. 6. Spektrogrami i një note kitare me madhësi të ndryshme dritareje FFT

Nëse ndryshoni madhësinë e dritares FFT, mund të shihni qartë se si ndryshon frekuenca dhe rezolucioni kohor i spektrogramit. Ndërsa dritarja rritet, harmonikat bëhen më të holla dhe frekuenca e tyre mund të përcaktohet më saktë. Megjithatë, momenti i sulmit është i paqartë në kohë (në anën e majtë të spektrogramit). Kur madhësia e dritares zvogëlohet, vërehet efekti i kundërt.

Spektrogrami është veçanërisht i dobishëm kur analizohen sinjalet që ndryshojnë me shpejtësi. Në fig. 7 tregon një spektrogram të një pasazhi vokal me vibrato. Prej tij, është e lehtë të përcaktohen karakteristika të tilla të zërit si frekuenca dhe thellësia e vibratos, forma dhe njëtrajtshmëria e tij, prania e një formant këndimi. Duke ndryshuar lartësinë e tonit kryesor dhe harmonikave, mund të gjurmohet melodia e realizuar.

Oriz. 7. Spektrogrami i një pasazhi vokal me vibrato

Aplikimet e spektrogramit

Mjetet moderne të restaurimit të zërit, siç është programi iZotope RX, përdorin në mënyrë aktive spektrogramin për të modifikuar rajone individuale të frekuencës kohore në sinjal. Duke përdorur këtë teknikë, ju mund të gjeni dhe shtypni nuancat e padëshiruara si zilja e një telefoni celular gjatë një regjistrimi të rëndësishëm, kërcitja e karriges së një pianisti, një kollë në auditor, etj.

Le të ilustrojmë përdorimin e një spektrogrami për të hequr bilbilat e tifozëve nga një regjistrim i drejtpërdrejtë.

Oriz. 8. Heqja e mbitoneve të padëshiruara duke përdorur një spektrogram

Në fig. 8 bilbili është i lehtë për t'u gjetur: është një vijë e lakuar e lehtë në rajonin 3 kHz. Nëse frekuenca e bilbilit ishte konstante, atëherë ajo mund të shtypet duke përdorur një filtër të nivelit. Sidoqoftë, në rastin tonë, frekuenca ndryshon. Është i përshtatshëm për të përdorur mjetin "shkopi magjik" nga programi iZotope RX II për të theksuar bilbilin në spektrogram. Shtypni një herë për të nxjerrë në pah tonin kryesor të bilbilit, shtypni përsëri për të theksuar harmonikat. Pas kësaj, bilbil mund të hiqet thjesht duke shtypur tastin Del. Megjithatë, një mënyrë më e saktë është përdorimi i modulit Spectral Repair: kjo do të shmangë "vrimat" në spektër pas heqjes së bilbilit. Pas aplikimit të këtij moduli në modalitetin Attenuate vertikalisht, bilbili pothuajse plotësisht zhduket nga regjistrimi, si vizualisht ashtu edhe dëgjimi.

Një aplikim tjetër i dobishëm i spektrogramit është të analizojë praninë e gjurmëve të kompresimit MP3 ose kodekëve të tjerë me humbje në një regjistrim. Shumica e regjistrimeve të cilësisë origjinale (të pakompresuara) kanë një gamë frekuence deri në 20 kHz dhe më lart; në këtë rast, energjia e sinjalit zvogëlohet pa probleme me rritjen e frekuencës (si në Fig. 6, 7). Si rezultat i kompresimit psikoakustik, frekuencat e sipërme të sinjalit kuantizohen më shumë se ato të poshtme dhe kufiri i sipërm i spektrit të sinjalit zero (si në Fig. 8). Në këtë rast, frekuenca e ndërprerjes varet nga përmbajtja e sinjalit të koduar dhe nga shpejtësia e biteve të koduesit. Është e qartë se koduesi përpiqet të zero vetëm ato frekuenca në sinjal që aktualisht nuk janë të dëgjueshme (të maskuara). Prandaj, frekuenca e ndërprerjes, si rregull, ndryshon me kalimin e kohës, e cila formon një "frikë" karakteristike në spektrogram me ishujt e energjisë në një sfond të errët.

Një situatë e ngjashme ndodh ndonjëherë me ndërhyrje me frekuencë të ulët, si p.sh. fryrja e erës në mikrofon ose zhvendosja DC (offset DC). Ato mund të vendosen në frekuenca infra të ulëta dhe të mos zbulohen pa ndihmën e një analizuesi të spektrit ose oshiloskopit.

konkluzioni

Besohet gjerësisht në mesin e inxhinierëve me përvojë të tingullit të shkollës së vjetër se sinjalet duhet të analizohen dhe modifikohen vetëm me vesh, duke mos u mbështetur në tregues dhe analizues. Natyrisht, analizuesit nuk janë ilaç për humbjen e dëgjimit. Vështirë se dikush e percepton seriozisht idenë e përzierjes së përbërjes "me instrumente".

Spektri dhe spektrogrami janë mënyra për të paraqitur tingullin që janë më afër perceptimit dëgjimor sesa një oshilogram. Shpresoj që ky artikull të hapë mundësi të reja në analizën dhe redaktimin e zërit për ata që nuk kanë punuar më parë me këto pikëpamje.

Secili prej jush me siguri ka hasur në analizues të tingullit, pavarësisht nëse ka dashur apo jo. Në raftet e dyqaneve për më shumë se dhjetë vjet, çdo qendër muzikore pak a shumë e mirë ka një të tillë. Njerëzit zakonisht i quajnë "muzikë me ngjyra", "equalizer" dhe të ngjashme. Në kompjuter, gjithashtu, shumë lojtarë kanë analizues të spektrit dhe në disa raste vizualizojnë tingullin shumë fuqishëm (plug-ins për Winamp). Por tani nuk do të flasim për përdorues të zakonshëm, por për programe profesionale për analizimin e sinjalit (në rastin tonë, tingullin). Më lejoni të shpjegoj pse shkruaj "sinjal". Në fakt, këto programe ju lejojnë të analizoni sinjalin që vjen në hyrjen e kartës së zërit, por ka zejtarë që japin sinjale jo audio dhe marrin diçka si një oshiloskop ose multimetër, por përsëri ne nuk kemi nevojë për këtë. Në rishikimin tim, kam përfshirë 3 programe për analizën e sinjalit (tingullit): PAS Analysis Center v3.5, 4Pockets PocketRTA PC v1.0 dhe Pinguin Audio Meter v2.2.

Qendra e Analizës PAS v3.5

Pra, le të fillojmë me radhë: duke ekzekutuar programin, shohim disa dritare (Fig. 1). Këtu do t'i shqyrtojmë ato më tej.

Figura 1. Windows në Qendrën e Analizës PAS v3.5

E para nga dritaret është Analizues i spektrit, vetë analizuesi i spektrit. Në skedën e parë (Gjatësia FFT), janë bërë cilësimet për transformimin Fourier (në fakt, vetë procesi i paraqitjes së një sinjali në një formë spektrale). Blackman, Hamming, Parzen etj janë të ashtuquajturat "dritare", me fjalë të tjera, këta janë emrat e matematikanëve të cilët secili propozoi funksionin e vet të peshimit për të përfaqësuar spektrin e tingullit. Nëse dëshironi të ndjeni ndryshimin midis tyre, atëherë ndizni gjeneratorin (Fig. 2) dhe gjeneroni një valë sinus (Sine).

Figura 2. Ndezja e gjeneratorit

Meqenëse sinusoidi duhet të japë në mënyrë ideale një kulm në rajonin spektral, mund të ndërroni "dritaret" e mësipërme dhe të shikoni rezultatin.

Parametri tjetër është Gjatësia FFT... Ky është numri i mostrave në transformimin Furier. Sa më e madhe kjo vlerë, aq më e saktë është përgjigja spektrale, por aq më i ngadalshëm është procesi. Dhe anasjelltas.

Skeda tjetër është Shkalla... Cilësimet e shkallës së analizuesit të spektrit janë të vendosura këtu. Të tre karakteristikat rregullojnë zgjerimin / tkurrjen boshtore.

Ekrani... Kjo skedë përmban cilësimet për llojin e analizuesit të spektrit.

Amplituda e regjistrit dhe frekuenca e regjistrit- shkallët logaritmike ose lineare përgjatë boshteve përkatëse. Draw grid - vizatim i rrjetës. Vizatoni joaktive - duke theksuar brezat spektralë. Vizatoni shkallën e amplitudës dhe shkallën e frekuencës Draw - shfaqni gradimin e shkallës së nivelit dhe frekuencës, përkatësisht. Vizatoni majat - vizatoni majat. Peaks hold - Shfaq vlerën e fundit të pikut.

E sjellshme- lloji i vizualizimit të spektrit. Modaliteti Scroll është veçanërisht interesant këtu, sepse në këtë mënyrë, dimensioni i tretë është ende i përfshirë - koha.

Majat- vendosja e shfaqjes së majave. Numrat - trashësia e pikut. Vonesa e pikut - vonesa e majave. Shpejtësia e pikut - shpejtësia e kalbjes së majave.

Prishje- vendosja e kohës së rigjenerimit të kolonave spektrale. Nevojitet për korrigjimin e shpejtësisë, d.m.th. në mënyrë që ata të mos kërcejnë me një shpejtësi marramendëse ose, përkundrazi, mezi të hidhen dhe të kthehen.

Figura 3. Oshiloskop

Dritarja tjetër është Osciloskopi (Fig. 3). Ai tregon formën e valës në rastin e zërit, dhe në përgjithësi ndryshimin e tensionit (ose rrymës, në varësi të lidhjes) të sinjalit të analizuar.

Gjatësia FFT- siç thashë, ky është vendosja për transformimin e Furierit.

Shkalla- këtu është vendosja e etiketave të shkallës. Efekti - zgjidhni ndarjen sipas ngjyrës për majat ose për pjesën e sipërme / të poshtme (Splitt).

Ekrani- shikoni personalizimin. Lëvizja vlen të theksohet këtu - një kompresim i rëndësishëm në kohë, është i përshtatshëm për të vëzhguar një pamje më të përgjithshme.

Veshjet- lloji i vizatimit të valës.

Modaliteti i aktivizimit- Ky funksion është i ngjashëm me funksionin e këmbëzës në oshiloskopët. Dhe vështirë se do të jetë e dobishme për të analizuar muzikën. Flamuri lart dhe flamuri poshtë - në cilin skaj të sinkronizohet (i dukshëm në sinjalet e dhëmbëve sharrë). Niveli i këmbëzës - niveli i këmbëzës.

Dhe dritarja e fundit - Spektrogrami(Fig. 4) ky është në fakt një spektër i përmbysur i shtrirë me kalimin e kohës. Amplituda (niveli) shfaqet këtu me ngjyra.

Figura 4. Spektrograf

Gjatësia FFT - shih më herët.

Shkalla- vendosja e shkallës dhe fitimit. Amper shkallë - fitim. Sensitive - ndjeshmëri. Shkalla e frekuencës - shkalla në të cilën shtrihet boshti i frekuencës. Baza e frekuencës - frekuenca themelore (më e ulët).

Ekrani- Cilësimet e ekranit të spektrogramit. Accelerate - nxitim në kohë. E stampuar - ndryshimi i sfondit të spektrografit, është veçanërisht efektiv me rregullimet e tjera (Bardhë-Zi në veshje). Lëvizja e ekranit - lëvizni në ekran ndërsa kaloni ose ktheheni prapa.

Veshje- cilësimet e ngjyrave të spektrogramit.

Kjo përfundon pasqyrën e dritares.

Tani dua të them pak për parimet bazë të këtij programi, dhe të tjera të ngjashme (analizuesit e sinjalit).

Ekzistojnë 3 mënyra funksionimi të programeve të tilla: 1. Live (analiza e zërit në kohë reale nga hyrja e kartës së zërit). Këtu shihni figurën 5

Figura 5. Modaliteti "Live".

2. Luajtësi i skedarëve. Analizon skedarët e regjistruar tashmë (shih fig. 6)

Figura 6. Mënyra e luajtësit

3. Modaliteti i gjeneratorit. E përmenda tashmë më lart (shih Fig. 2). I dobishëm për korrigjime dhe rregullime.

4 Xhepa PocketRTA PC v1.0

Ky produkt është interesant në atë që është bërë për dy platforma: PC dhe Pocket PC, d.m.th. si për kompjuterët desktop ashtu edhe për ato xhepi. Do të shikoj versionin e desktopit.

Pra, duke ndezur programin, shohim dritaren kryesore të programit (Fig. 7).

Figura 7. Dritarja kryesore e 4Pockets PocketRTA PC v1.0

Në krye shohim nivelet e sinjalit hyrës. Pak më poshtë është një seksion që tregon nivelin e frekuencës më të lartë në spektër në formën e, në fakt, një vlere numerike në herc, si dhe afërsisht një shënim që korrespondon me këtë frekuencë. Dritarja e analizuesit ndodhet edhe më poshtë. Në fund është seksioni i cilësimeve. Këtu do ta shqyrtojmë më në detaje.

Shkalla- Zgjedhja e saktësisë dhe llojit të analizuesit. Për më tepër, ekziston një oshiloskop (Sample), një spektrograf (Spectrograf) dhe një funksion kaq i pazakontë si niveli i presionit të zërit (SPL). SPL përdoret për të përcaktuar raportin sinjal-zhurmë dhe disa karakteristika të harduerit.

Mesatare- një funksion për lehtësinë e vëzhgimit të spektrit (ngadalëson / shpejton)

e hënë- (Monitor kanal) zgjedhja e llojit të kanaleve të analizuara (mono, stereo, majtas, djathtas)

Gjurmë- mban nivelet e pikut në ekran. I përshtatshëm kur akordohet në oktavë.

Pesha- sipas zhvilluesve, në frekuencat nën 500 Hz dhe mbi 4 kHz, ndjeshmëria e dëgjimit bie, që do të thotë se jashtë këtyre kufijve të frekuencës një person dëgjon tinguj më të qetë. Për të kompensuar këtë efekt, pajisjet profesionale përdorin kthesa të peshës. Ekzistojnë 4 lloje të kthesave të peshës në dispozicion.

Prishjeështë shpejtësia e zbërthimit të kolonave spektrale.

Fitimi- fitoni kontrollin. Një rritje prej 3 dB është si një shumëzim prej 2 herë.

Ndalo- pauzë (dhe kush dyshoi).

Toni- gjenerator. Ekzistojnë 8 paracaktime sinusoidale të frekuencave të ndryshme dhe 2 paracaktime të zhurmës.

Unë gjithashtu dua të tërheq vëmendjen tuaj për faktin se në modalitetin e analizuesit spektral mund të shohim në seksionin poshtë niveleve frekuencën, shënimin dhe nivelin në pikën ku klikojmë me miun. Ndonjëherë e dobishme.

Matësi i audios Pinguin v2.2

Ky produkt nuk është aq fleksibël sa vëllezërit e motrat e tij. Por më pëlqeu për thjeshtësinë dhe dizajnin e tij, sepse jo gjithmonë dhe jo të gjithë kanë nevojë të përdorin shumë të gjitha cilësimet komplekse.

Programi Matësi i audios Pinguin ka gjithsej 4 dritare (fig. 8)

Figura 8. Dritarja kryesore e Pinguin Audio Meter v2.2

Komoditeti i këtij programi është se çdo dritare mund të zgjerohet dhe kështu është shumë më e këndshme për t'u vëzhguar. Kur klikoni me të djathtën mbi miun, shfaqet një menu me cilësimet për secilën dritare.

Matës PPM- treguesi i nivelit (fig. 9). Cilësimet e disponueshme janë horizontale / vertikale, mbajtja e pikut, prishja e pikut, koha e prishjes dhe ngjyra.

Figura 9. Matësi PPM - Matësi i nivelit në matësin e zërit Pinguin

Metër stereo - tregues i korrelacionit fazor dhe gjerësisë së bazës stereo në koordinatat X-Y (Fig. 10).

Figura 10. Matësi stereo në matësin e zërit Pinguin

Cilësimet e mëposhtme janë të disponueshme:

Pikat e dukshme- numri i pikave të dukshme për të rregulluar qartësinë e figurës.

Pika të trasha- pika të theksuara ose të vogla.

Mostrat- koha e kampionimit. Rregullohet për të reduktuar ngarkesën e procesorit.

Analizuesi i spektrit- analizues i spektrit (siç mund ta merrni me mend) (fig. 11).

Figura 11. Analizuesi i spektrit në Audio Meterin Pinguin

Në menynë e cilësimeve, të njëjtat janë të disponueshme si për treguesin e nivelit, por ka edhe disa të tjera.

Dritare- Funksionet e peshimit të transformimit Fourier (shih më lart, rreth Spectra Lab). 7 funksione janë të disponueshme. Krijuesit e programit e shohin funksionin Welch interesant.

Modaliteti i hyrjes- mënyra e shfaqjes së kanaleve të analizuara. Këtu, ndryshe nga programet e rishikuara më parë, nuk mund të shfaqni shumë kanale në të njëjtën kohë.

Matësi i korrelacionit- korrelometër. Shfaq diferencën e fazës (korrelacionin) midis dy kanaleve (Fig. 12). Ky është një lloj testi për "cilësinë e figurës stereo". Ka vetëm dy cilësime - On dhe Horizontal.

Figura 12. Korrelometri në Audio Meterin Pinguin

Kjo është e gjitha për "analizuesin tonë pinguin". Po, ka disa cilësime të tjera në shiritin e veglave, të tilla si shpejtësia e mostrës, përzgjedhja e pajisjes dhe përparësia.

Epo, në fund, vendosa të përmbledh të dhënat kryesore në një tabelë, d.m.th. krahasoni analizuesit e mësipërm.

Parametri	Qendra e Analizës PAS v3.5	4 Xhepa PocketRTA PC v1.0	Matësi i audios Pinguin v2.2
analizues i spektrit	+	+	+
spektrograf	+	+	-
oshiloskop	+	+	-
treguesi i korrelacionit fazor (X-Y)	-	-	+
korrelometër	-	-	+
Cilësimet FFT	+	+	-
gjenerator sinjalesh	+	+	-
analiza e skedarit	+	+	-
numri i "dritareve" (llojet e shfaqjes së spektrit)	7	4	7
pamja (shkalla me 5 pikë)	3	2	4

Siç shihet nga tabela kryesore Matësi i audios Pinguin v2.2është mjaft i dobët në funksione, por ka disa "patate të skuqura" me të cilat nuk mund të mburren vëllezërit e tij më të fuqishëm - një korrelometër dhe një tregues i korrelacionit fazor. Pamja - vlerësimi im personal, d.m.th. mjaft subjektive. E vlerësova në një shkallë prej 5 pikësh. 5 nuk iu dorëzua askujt, sepse, e shihni, mund të ishte bërë më befas për sa i përket grafikës (mbani mend të njëjtat shtojca Winamp). Megjithatë, "pinguini" më pëlqeu nga pamja.

Shënim:

Programet e përshkruara në këtë artikull:

SoundCard Oszilloscope - softuer që e kthen një kompjuter në një oshiloskop me dy kanale, gjenerator me frekuencë të ulët me dy kanale dhe analizues spektri

Mirëdita, të dashur radioamatorë!
Çdo radio amator e di se për të krijuar pajisje pak a shumë komplekse radioamatore, është e nevojshme të keni në dispozicion jo vetëm një multimetër. Sot në dyqanet tona mund të blini pothuajse çdo pajisje, por - ekziston një "por" - kostoja e një cilësie të mirë të çdo pajisjeje nuk është më pak se disa dhjetëra mijëra rubla, dhe nuk është sekret që për shumicën e rusëve këto janë shumë para, dhe për këtë arsye këto pajisje nuk janë fare të disponueshme, ose një radio amator blen pajisje që janë në përdorim për një kohë të gjatë.
Sot në faqe , do të përpiqemi të pajisim laboratorin e radio amatorit me instrumente virtuale falas -oshiloskop dixhital me dy kanale, gjenerator i frekuencave audio me dy kanale, analizues i spektrit... E vetmja pengesë e këtyre pajisjeve është se të gjitha ato punojnë vetëm në intervalin e frekuencës nga 1 Hz në 20,000 Hz. Sajti ka dhënë tashmë një përshkrim të një programi të ngjashëm radio amator:“ “ - një program që e kthen një kompjuter shtëpiak në një oshiloskop.
Sot dua të sjell në vëmendjen tuaj një program tjetër - "Osziloskopi i kartës së zërit“. Më tërhoqi ky program për karakteristikat e tij të mira, dizajnin e menduar, lehtësinë e studimit dhe punës në të. Ky program është në anglisht, nuk ka përkthim në rusisht. Por unë nuk e konsideroj këtë një disavantazh. Së pari, është shumë e lehtë të kuptosh se si të punosh në program, do ta shihni vetë, dhe së dyti - një ditë do të blini pajisje të mira (dhe ata kanë të gjithë shënimin në anglisht, megjithëse janë kinezë) dhe menjëherë dhe lehtë mësohu me to.

Programi është zhvilluar nga C. Zeitnitz dhe është falas, por vetëm për përdorim privat. Licenca për programin kushton rreth 1500 rubla, dhe ekziston gjithashtu një e ashtuquajtur "licencë private" - rreth 400 rubla, por ky është më tepër një donacion për autorin për përmirësimin e mëtejshëm të programit. Natyrisht, ne do të përdorim versionin falas të programit, i cili ndryshon vetëm në atë që sa herë që lansohet, shfaqet një dritare me një ofertë për të blerë një licencë.

Shkarkoni programin (versioni më i fundit për dhjetor 2012):

(28,1 MiB, 51,272 vizita)

Së pari, le të kuptojmë "konceptet":
Oshiloskop- një pajisje e krijuar për kërkimin, vëzhgimin, matjen e amplitudës dhe intervaleve kohore.
Oshiloskopët klasifikohen:
♦ sipas qëllimit dhe mënyrës së shfaqjes së informacionit:
- oshiloskopët me një fshirje periodike për vëzhgimin e sinjaleve në ekran (në perëndim quhen oshiloskop)
- oshiloskopët me fshirje të vazhdueshme për regjistrimin e kurbës së sinjalit në një shirit fotografik (në perëndim quhen oshilograf)
♦ me metodën e përpunimit të sinjalit të hyrjes:
- analog
- dixhitale

Programi funksionon në një mjedis jo më të ulët se W2000 dhe përfshin:
- një oshiloskop me dy kanale me një gjerësi brezi (në varësi të kartës së zërit) jo më pak se 20 deri në 20,000 Hz;
- gjenerator sinjali me dy kanale (me të njëjtën frekuencë të gjeneruar);
- analizues i spektrit
- dhe është gjithashtu e mundur të regjistrohet një sinjal zanor për studimin e tij të mëvonshëm

Secili prej këtyre programeve ka veçori shtesë, të cilat do t'i shikojmë gjatë studimit të tyre.

Ne do të fillojmë me një gjenerator sinjalesh:

Gjeneruesi i sinjalit, siç thashë, është me dy kanale - Kanali 1 dhe Kanali 2.
Le të shqyrtojmë qëllimin e çelsave dhe dritareve të tij kryesore:
1 – butona për ndezjen e gjeneratorëve;
2 – Dritarja e cilësimit të formës së valës së daljes:
sinusit- sinusoidale
trekëndëshi- trekëndësh
katrore- drejtkëndëshe
dhëmb sharrë- dhëmb sharrë
Zhurma e bardhë- Zhurma e bardhë
3 – rregullatorët e amplitudës së sinjalit të daljes (maksimumi - 1 volt);
4 – pullat e rregullimit të frekuencës (frekuenca e dëshiruar mund të vendoset manualisht në dritaret nën pulla). Megjithëse frekuenca maksimale në rregullatorë është 10 kHz, në dritaret e poshtme mund të regjistroni çdo frekuencë të lejuar (në varësi të kartës së zërit);
5 – dritare për vendosjen e frekuencës me dorë;
6 – aktivizimi i modalitetit "Sweep - gjenerator". Në këtë modalitet, frekuenca e daljes së gjeneratorit ndryshon periodikisht nga vlera minimale e vendosur në kutitë "5" në vlerën maksimale të vendosur në kutitë "Fend" gjatë kohës së caktuar në kutitë "Time". Ky modalitet mund të aktivizohet ose për çdo kanal ose për dy kanale njëherësh;
7 – dritaret për vendosjen e frekuencës dhe kohës përfundimtare të modalitetit Sweep;
8 – lidhja e softuerit të daljes së kanalit të gjeneratorit me kanalin e parë ose të dytë të hyrjes së oshiloskopit;
9 - vendosja e diferencës së fazës midis sinjaleve nga kanali i parë dhe i dytë i gjeneratorit.
10 -në Vendosja e ciklit të funksionit të sinjalit (efektive vetëm për një valë katrore).

Tani le të hedhim një vështrim në vetë oshiloskopin:

1 – Amplituda - rregullimi i ndjeshmërisë së kanalit të devijimit vertikal
2 – Sinkronizimi- lejon (duke kontrolluar ose hequr) të bëjë rregullim të veçantë ose të njëkohshëm të dy kanaleve për sa i përket amplitudës së sinjalit
3, 4 – ju lejon të përhapni sinjale përgjatë lartësisë së ekranit për vëzhgimin e tyre individual
5 – vendosja e kohës së fshirjes (nga 1 milisekonda në 10 sekonda, me 1000 milisekonda në 1 sekondë)
6 – fillimi / ndalimi funksionimi i oshiloskopit. Kur ndalet, gjendja aktuale e alarmeve ruhet në ekran dhe shfaqet butoni Ruaj ( 16 ) duke ju lejuar të ruani gjendjen aktuale në kompjuter në formën e 3 skedarëve (të dhënat e tekstit të sinjalit në studim, imazhi bardh e zi dhe imazhi me ngjyra i figurës nga ekrani i oshiloskopit në momentin e ndalimit)
7 – Kthesë- një pajisje softuerike që vonon fillimin e fshirjes derisa të plotësohen disa kushte dhe shërben për të marrë një imazh të qëndrueshëm në ekranin e oshiloskopit. Ka 4 mënyra:
– ndezur fikur... Kur këmbëza është e fikur, imazhi në ekran do të duket "duke funksionuar" apo edhe "i paqartë".
– modaliteti automatik... Vetë programi zgjedh modalitetin (normal ose i vetëm).
– mënyrë normale... Në këtë mënyrë, kryhet një spastrim i vazhdueshëm i sinjalit nën hetim.
– modaliteti i vetëm... Në këtë mënyrë, kryhet një spastrim i sinjalit një herë (me një interval kohor të caktuar nga çelësi i kohës).
8 – përzgjedhja aktive e kanalit
9 – Buzë- Lloji i ndezjes së sinjalit:
- në rritje- në pjesën e përparme të sinjalit nën hetim
– duke rënë- nga prishja e sinjalit të hetuar
10 – Set automatik- vendosja automatike e kohës së fshirjes, ndjeshmëria e Amplitudës së kanalit të devijimit vertikal, si dhe imazhi drejtohet në qendër të ekranit.
11 -Mënyra e kanalit- përcakton se si do të shfaqen sinjalet në ekranin e oshiloskopit:
– beqare- dalje e veçantë e dy sinjaleve në ekran
- CH1 + CH2- dalje e shumës së dy sinjaleve
– CH1 - CH2- dalje e diferencës së dy sinjaleve
– CH1 * CH2- dalje e produktit të dy sinjaleve
12 dhe 13 – zgjedhja e shfaqjes së kanaleve në ekran (ose një nga të dy, ose dy në të njëjtën kohë, vlera shfaqet pranë Amplituda)
14 – Dalja e formës valore të kanalit 1
15 – Dalja e formës valore të kanalit 2
16 – kaluar tashmë - regjistrimi i një sinjali në një kompjuter në modalitetin e ndalimit të oshiloskopit
17 – shkalla kohore (ne kemi një rregullator Koha qëndron në 10 milisekonda, kështu që shkalla shfaqet nga 0 në 10 milisekonda)
18 – Statusi- tregon gjendjen aktuale të këmbëzës dhe gjithashtu ju lejon të shfaqni të dhënat e mëposhtme në ekran:
- HZ dhe volt- shfaqja e frekuencës aktuale të tensionit të sinjalit nën hetim
– kursori- ndezja e kursorëve vertikal dhe horizontal për të matur parametrat e sinjalit nën hetim
– hyni te Fille- regjistrimi për sekondë i parametrave të sinjalit në studim.

Marrja e matjeve në një oshiloskop

Së pari, le të konfigurojmë gjeneratorin e sinjalit:

1. Aktivizoni kanalin 1 dhe kanalin 2 (trekëndëshat e gjelbër ndizen)
2. Vendosni sinjalet e daljes - sinusoidale dhe drejtkëndore
3. Vendosni amplitudën e sinjaleve të daljes të barabartë me 0,5 (gjeneratori gjeneron sinjale me një amplitudë maksimale prej 1 volt, dhe 0,5 do të thotë amplituda e sinjaleve të barabartë me 0,5 volt)
4. Vendosni frekuencën në 50 Hertz
5. Shkoni në modalitetin e oshiloskopit

Matja e amplitudës së sinjalit:

1. Butoni nën mbishkrim Masa zgjidhni modalitetin HZ dhe volt, vendosni një shenjë kontrolli pranë etiketave Frekuenca dhe Tensioni... Në të njëjtën kohë, frekuencat aktuale për secilin nga dy sinjalet (pothuajse 50 herc) shfaqen nga lart, amplituda e sinjalit total Vp-p dhe tensioni efektiv i sinjalit Veff.
2. Butoni nën mbishkrim Masa zgjidhni modalitetin Kursorët dhe vendosni një tik-tak pranë mbishkrimit Tensioni... Në këtë rast, ne kemi dy vija horizontale, dhe në fund të mbishkrimeve, që tregojnë amplituda e përbërësve pozitivë dhe negativë të sinjalit ( A), si dhe lëkundjen totale të amplitudës së sinjalit ( dA).
3. Ne ekspozojmë linjat horizontale në pozicionin që na duhen në lidhje me sinjalin, në ekran do të marrim të dhëna për amplituda e tyre:

Matja e intervaleve kohore:

Ne bëjmë të njëjtat veprime si për matjen e amplitudës së sinjalit, përveç në modalitet Kursorët vendosni një shenjë në mbishkrim Koha... Si rezultat, në vend të horizontale, do të marrim dy vija vertikale, dhe intervali kohor midis dy vijave vertikale dhe frekuenca aktuale e sinjalit në këtë interval kohor do të shfaqet më poshtë:

Përcaktimi i frekuencës dhe amplitudës së sinjalit

Në rastin tonë, nuk ka nevojë të llogaritet posaçërisht frekuenca dhe amplituda e sinjalit - gjithçka shfaqet në ekranin e oshiloskopit. Por nëse duhet të përdorni një oshiloskop analog për herë të parë në jetën tuaj dhe nuk dini si të përcaktoni frekuencën dhe amplituda e sinjalit, ne do ta shqyrtojmë këtë çështje për qëllime edukative.

Ne i lëmë cilësimet e gjeneratorit ashtu siç ishin, me përjashtim që amplituda e sinjalit është vendosur në 1.0, dhe cilësimet e oshiloskopit janë vendosur si në foto:

Rregullatorin e amplitudës së sinjalit e vendosim në 100 milivolt, rregullatorin e kohës së fshirjes në 50 milisekonda dhe e marrim figurën në ekran si nga lart.

Parimi i përcaktimit të amplitudës së sinjalit:
Rregullatori Amplituda ne qëndrojmë në pozicion 100 milivolt, që do të thotë se ndarja vertikale e rrjetës në ekranin e oshiloskopit është 100 milivolt. Ne numërojmë numrin e ndarjeve nga fundi i sinjalit në pjesën e sipërme (marrim 10 ndarje) dhe shumëzojmë me çmimin e një ndarjeje - 10 * 100 = 1000 milivolt = 1 volt, që do të thotë se amplituda e sinjalit nga lart poshtë është 1 volt. Në të njëjtën mënyrë, ju mund të matni amplituda e sinjalit në çdo pjesë të oshilogramit.

Përcaktimi i kohës së sinjalit:
Rregullatori Koha ne qëndrojmë në pozicion 50 milisekonda... Numri i ndarjeve horizontale të shkallës së oshiloskopit është 10 (në këtë rast, ne kemi 10 ndarje në ekran), ndani 50 me 10 dhe merrni 5, që do të thotë se çmimi i një ndarjeje do të jetë i barabartë me 5 milisekonda. Ne zgjedhim seksionin e dëshiruar të oshilogramit të sinjalit dhe llogarisim sa ndarje përshtatet (në rastin tonë - 4 ndarje). Shumëzoni çmimin e 1 pjesëtimit me numrin e pjesëtimeve 5*4=20 dhe përcaktoni se periudha e sinjalit në zonën e hulumtuar është 20 milisekonda.

Përcaktimi i frekuencës së sinjalit.
Frekuenca e sinjalit nën hetim përcaktohet nga formula e zakonshme. Ne e dimë se një periudhë e sinjalit tonë është e barabartë me 20 milisekonda, mbetet të zbulohet se sa periudha do të ketë në një sekondë - 1 sekondë / 20 milisekonda = 1000/20 = 50 Hertz.

Analizuesi i spektrit

Analizuesi i spektrit- një pajisje për vëzhgimin dhe matjen e shpërndarjes relative të energjisë së lëkundjeve elektrike (elektromagnetike) në brezin e frekuencës.
Analizues i spektrit të frekuencës së ulët(si në rastin tonë) është krijuar për të punuar në diapazonin e frekuencës audio dhe përdoret, për shembull, për të përcaktuar përgjigjen e frekuencës së pajisjeve të ndryshme, kur shqyrton karakteristikat e zhurmës, vendosjen e pajisjeve të ndryshme radio. Në mënyrë të veçantë, ne mund të përcaktojmë përgjigjen e frekuencës së amplifikatorit të montuar audio, të vendosim filtra të ndryshëm, etj.
Nuk ka asgjë të vështirë në punën me analizuesin e spektrit, më poshtë do të jap qëllimin e cilësimeve të tij kryesore, dhe ju vetë, tashmë empirikisht, do të kuptoni lehtësisht se si të punoni me të.

Kështu duket analizuesi i spektrit në programin tonë:

Çfarë është këtu - çfarë:

1. Pamje e shkallës vertikale të analizuesit
2. Zgjedhja e shpeshtë e kanaleve të shfaqura nga gjeneratori dhe lloji i ekranit
3. Pjesa e punës e analizatorit
4. Butoni për regjistrimin e gjendjes aktuale të formës valore kur ndalet
5. Mënyra e rritjes së zonës së punës
6. Kalimi i shkallës horizontale (shkalla e frekuencës) nga forma lineare në formën logaritmike
7. Frekuenca aktuale e sinjalit kur gjeneratori është në modalitetin e fshirjes
8. Frekuenca aktuale në pozicionin e kursorit
9. Treguesi i shtrembërimit harmonik të sinjalit
10. Vendosja e filtrit për sinjale sipas frekuencës

Duke parë figurat e Lissajous

Shifrat Lissajous- trajektore të mbyllura, të tërhequra nga një pikë që kryen njëkohësisht dy lëkundje harmonike në dy drejtime pingule reciproke. Lloji i figurave varet nga lidhja midis periodave (frekuencave), fazave dhe amplitudave të të dy lëkundjeve.

Nëse aplikoni për inputet " X"dhe" Y»Sinjalet e oshiloskopit të frekuencave të ngushta, më pas në ekran mund të shihni figurat e Lissajous. Kjo metodë përdoret gjerësisht për të krahasuar frekuencat e dy burimeve të sinjalit dhe për të përshtatur një burim me frekuencën e tjetrit. Kur frekuencat janë afër, por jo të barabarta me njëra-tjetrën, figura në ekran rrotullohet, dhe periudha e ciklit të rrotullimit është reciproke e ndryshimit të frekuencës, për shembull, periudha e rrotullimit është 2 s - ndryshimi në frekuencat e sinjalit është 0,5 Hz. Me frekuenca të barabarta, figura ngrin pa lëvizje, në çdo fazë, megjithatë, në praktikë, për shkak të paqëndrueshmërisë afatshkurtër të sinjalit, figura në ekranin e oshiloskopit zakonisht dridhet pak. Është e mundur të përdoren për krahasim jo vetëm të njëjtat frekuenca, por edhe ato në një raport të shumëfishtë, për shembull, nëse burimi i referencës mund të prodhojë vetëm 5 MHz, dhe burimi i sintonizueshëm - 2,5 MHz.

Nuk jam i sigurt se ky funksion i programit do të jetë i dobishëm për ju, por nëse ju nevojitet papritmas, atëherë mendoj se mund ta kuptoni lehtësisht këtë funksion vetë.

Funksioni i regjistrimit të zërit

Unë kam thënë tashmë se programi ju lejon të regjistroni çdo sinjal zanor në një kompjuter për qëllimin e studimit të tij të mëtejshëm. Funksioni i regjistrimit të sinjalit nuk është i vështirë dhe lehtë mund ta kuptoni se si ta bëni atë:

Softuer kompjuterik-oshiloskop