Спектра плюс как пользоваться

Тема: Человек и компьютер. E-MU 0204 USB как настроить для полноценных измерений в SpectraPLUS

Опции темы

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Всем привет, бодрого состояния духа и хорошего самочувствия.

Кстати при всей накрученности и косоватой ( на мой взгляд) схемотехнике входных цепей АЦП, показала 104 дб SN к собственному источнику (1 кгц/ 1 Vrms)

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

И чего делать, если при нажатии «AUTORIZE» в окне с Site Code пусто? =(
А крипкей сервер запущен?
В папке с программой есть файлик CrypkeySetup.exe
Запустите его и нажмите кнопку Test Crypkey Server.
Если не установлен, то попробуйте его инсталлировать, нажав там же соответствующую кнопку.
И, кстати, рекомендую ставить программу в папку, которую она сама предлагает. Это касается семерки и Vista.
Удалось запустить последнюю версию(5.0.26.33), скачанную с оф. сайта под Win7x64 prof. Главное после окончания установки перезапустить комп через выключение, иначе обновления (в т. ч. и криптсервер) не ставятся. После загрузки можно проверить в службах статус этого криптсервера (running) и ломаться через кейген. Удачи!

В этом месте прошу заострить ваше внимание.
Перегрузки постоянные не нужны и таким образом мы получаем зарегистрированную последнюю версию программы.
Можно скачать с офф сайта, можно взять здесь : https://yadi.sk/d/rYGn2f7MfSFjp
Вот боле поздняя версия для экспериментов : https://yadi.sk/d/yjqS52j7fSFq8
Под Win 7 32 возникала проблема при обращении программы к диску для сохранения данных – программа закрывалась. Лечится этим методом:

После все начинает работать стабильно.
Итак, мы установили ПО и готовы к установке драйверов для 0204.
Это образ «родного» диска: https://yadi.sk/d/CT4coudXfSFjx
Настоятельно рекомендую удалить старые драйвера.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоватьсяМиниатюры

Источник

SPECTRAPLUS

Добрый вечер, радиолюбители. Недавно понадобилось снять спектральные характеристики одной мелодии, она мне сильно нравилась, не знаю чем, в общем решил поискать причину с научной точки зрения. Чтобы посмотреть, что же такое с той мелодией, надо было снять так называемые спектральные характеристики, может кто-то из начинающих не знает, что это, но в университете проводили курс лекций, поэтому некоторые знания у меня есть. Следующим шагом стал поиск подходящей для таких целей программу. Изучив много из них, остановился на простой, интуитивной, многофункциональной и надежной программе, а также нужно, чтобы она имела возможность записывать результаты в файл, причем именно в PDF. Такой программой стала Spectra. Даная программа условно бесплатная, то есть имеет пробный срок действия, у неё он 30 дней. На ознакомление с программой у меня ушло примерно 2 часа. Но оно того стоило. У нее оказывается настолько широкий функционал, о котором даже и не мечтал. Среди них сериальная временная характеристика, спектральная характеристика, фазовая характеристика, постройка спектрограммы, постройка визуальной 3D спектрограммы. Начнём, пожалуй, с сериальной временной характеристики. Для её построения берём любую мелодию, правда формата wav. но это не беда, так как везде полно конвертеров. Жмем файл, открыть. Выбираем мелодию.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Нажимаем рисунок ёлочки, перед нами временная линия двух каналов.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Давайте посмотрим фазовую характеристику сигнала, для этого жмем соответствующую кнопочку. В сплывающем окне видим зависимость фазы от частоты.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

После этого построим спектрограмму. Делается это так же, как и в предыдущие разы. Видим зависимость частоты от времени.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

И последним шагом есть построение 3D модели. Нажимаем нужную кнопочку, видим зависимость времени от частоты.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

В программе есть и дополнительные функции, такие как измерение уровня звука, частоты, мощности. Эти параметры вы можете увидеть на скриншотах.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Давайте розсмотрим пример построения 3D визуализации эфекта реверберации, с последующим записыванием в файл и печатью на принтере.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Итак: жмем Rvb. Видим окно с надписью старт, его и нажимаем. После этого пойдет шум и автоматическое построение графика. Жмем 3D Surface, перед нами появится 3Д модель графика.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Запишем этот график в файл с последующей его распечаткой. Нажмем print, выбираем свой принтер, печатаем.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

У меня виртуальный принтер, и все документы сохраняются в PDF, очень удобно кстати. В итоге могу сказать, что результатами работы программы СпектраПлюс весьма доволен. С вами был Колонщик.

Форум по обсуждению материала SPECTRAPLUS

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоватьсяПростой переходник для корпусов TQFP с самоцентрированием микросхемы, собранный своими руками.

Источник

Для составления программ различных расчетов, например транс­форматоров или электрических цепей, чаще всего используют про­грамму Microsoft Excel. При сложных математических расчетах в ра­диотехнике применяются математические программы Matlab, MatCAD и др.

Все программы для работы радиолюбитель может найти на выпус­каемых в России CD-ROMax или в Интернете. Кроме того, в Интер­нете можно найти электронные копии вышедших книг и журналов по радиотехнике, схемы любительских и промышленных устройств, па­раметры электронных компонентов и многое другое.

Поиск в Интернете можно вести на поисковых сайтах, например Yahoo, Alta Vista, Rambler, Jandex, FTP Search; сайтах с программным обеспечением, например http://www.freesoft.ru, http://www.freeware.ru или на специальных радиолюбительских сайтах, например http://qrz.ru, http://www.rlozman.com.ru, сайтах радиотехнических журналов и др. Многие из них содержат страницы ссылок и софта. Поэтому достаточ­но найти несколько радиолюбительских сайтов по интересующей тема­тике, чтобы потом, следуя указаниям их ссылок, найти массу инфор­мации, которой может оказаться даже больше, чем на поисковых сай­тах общего назначения по этой теме. Очень много полезных сведений можно почерпнуть также из радиолюбительских конференций NEWS.

1.2. Краткое описание программы SpectraLAB

SpectraLAB (Sound Technology Inc., ver. 4.32.13) — двухканальный (стерео) анализатор спектра и осциллограф со встроенным генерато­ром сигналов (рис. 1.1). В настоящее время имеются более свежие про­граммы: SpectraPLUS (v.2.32.04), усложненная SpectraPRO (v.3.32.17) и еще сложнее SpectraLAB (v.4.32.17) (http://www.soundtechnology.com). Фирма предоставляет для этих программ 30 дней бесплатного исполь­зования. Программы работают со звуковыми картами в среде Windows 95/98/NT (более свежие и с Windows 2K/ME/XP), (обеспечивая опция Mode):

• Real-Time spectral analysis (спектральный анализ в реальном мас­штабе времени);

• Recording (регистрацию сигналов);

• Post-Processing (последующую обработку записанных сигналов).

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Рис. 1.1. Экран программы

Характеристики сигнала определяются по пяти графикам (опция View):

• Time Series (зависимость уровня сигнала от времени, осциллог­раф) (рис. 1.2);

• Spectrum (зависимость уровня сигнала от частоты, спектр сигна­ла и частотомер) (рис. 1.3);

• Phase (зависимость фазы сигнала от частоты) (рис. 1.4);

• Spectrogram (распределение частот сигнала во времени, уровень сигнала изображается цветом или полутонами серого) (рис. 1.5);

• 3D Surface (трехмерное изображение спектра сигнала) (рис. 1.6). SpectraLAB позволяет автоматически подсчитывать и отражать в специальных окнах (опция Utilities):

• Peak Frequency (частоту максимального сигнала, Гц);

• Peak Amplitude (максимальную амплитуду сигнала, дБ);

• Total Power (общую мощность сигнала, дБ);

• Total Harmonic Distortion (THD, коэффициент нелинейных ис­кажений, %);

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

• Total Harmonic Distortion + Noise (THD+N, общий коэффици­ент нелинейных искажений + шумы, %);

• Intermodulation Distortion (IMD, коэффициент интермодуляци­онных искажений, %) (рис. 1.7);

• Signal to Noise Ratio (SNR, отношение сигнал/шум, %).

Кроме того, в программе имеется система из шести маркеров, ко­торые можно использовать для быстрого измерения на отдельных час­тотах спектрограммы.

Программа позволяет наблюдать на экране, запоминать и сравни­вать одновременно до 4 спектрограмм (разного цвета) (рис. 1.8).

SpectraLAB имеет встроенный генератор сигналов, который фор­мирует:

• White Noise (белый шум);

• Pink Noise (розовый шум);

• Noise Burst (шумовой всплеск);

• 1 kHz Tone (сигнал частотой в 1 кГц);

• Multiple Tones (сигнал, содержащий от одной до десяти разных частот с регулируемой амплитудой каждой);

• Tone Burst (всплеск частоты);

• IMD Test Tones (сигнал, содержащий две частоты для определе­ния коэффициента интермодуляционных искажений, можно ис­пользовать и Multiple Tones);

• Frequency Sweep (генератор качающейся частоты) (рис. 1.9);

• Level Sweep (генератор качающейся амплитуды);

• Sawtooth (пилообразный сигнал);

• Triangular (треугольный сигнал);

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

• Pulse (импульсный сигнал прямоугольной формы);

• Square (последовательность импульсных сигналов прямоуголь­ной формы);

• User Defined (сигнал, параметры которого определяются пользо­вателем). Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Time Series (осциллограф) позволяет наблюдать форму сигнала и измерять сигнал в процентах, вольтах и милливольтах. Размерность оси осциллографа и величина сигнала: пиковая (peak) или эффектив­ная (rms) определяются в опции Options / Calibration и выбором фай­ла калибровки *.CAL. При этом могут наблюдаться осциллограммы и спектрограммы видов:

• Left Channel — сигнал только в левом канале;

• Right Channel — сигнал только в правом канале;

• Left minus Right — сигнал в левом канале минус сигнал в правом;

• Right minus Left — сигнал в правом канале минус сигнал в левом;

• Left plus Right — сигнал в левом канале плюс сигнал в правом;

• Left vs Right (X/Y) — сигнал в левом канале, деленный на сигнал в правом;

• Right vs Left (Y/X) — сигнал в правом канале, деленный на сиг­нал в левом (X/Y и Y/X — фигуры Лиссажу на осциллографе), и другие.

В программе предусмотрено 9 различных способов обработки сиг­нала (Options / Settings / Smoothing Window).

SpectraLAB записывает при необходимости все сигналы, в том числе и формируемые генератором, в звуковые файлы типа *.WAV. Результат работы SpectraLAB может быть получен в текстовой таблич­ной форме (например, для обработки другими программами), скопи­рован в графический файл или в файл типа *.OVL.

Кроме указанных уже измерений, с помощью SpectraLAB можно:

• измерять полосу пропускания усилителя, например в RIAA кор­ректоре (измерение верхних частот УНЧ ограничено частотой 24 кГц; для компенсации собственной полосы пропускания зву­ковой карты используются файлы типа *.М1С);

• использовать встроенные фильтры при анализе сигнала;

• использовать встроенный эквалайзер (корректор) при анализе сигналов;

• проводить анализ голоса человека;

• измерять время реверберации сигнала;

• измерять полное сопротивление акустической системы;

• проводить акустические измерения с помощью микрофона (пре­дусмотрена возможность компенсации частотной характеристи­ки микрофона файлом типа *.М1С);

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Спектра плюс как пользоваться

Спектроанализатор – прибор для измерения и отображения спектра сигнала – распределения энергии сигнала по частотам. В этой статье рассматриваются основные виды анализаторов спектра и иллюстрируется их применение для редактирования и реставрации звука. Особое внимание уделяется современным анализаторам, основанным на FFT – быстром преобразовании Фурье.

Зачем анализировать спектр?

Традиционно в цифровой звукозаписи аудиодорожка представляется в виде осциллограммы, отображающей форму звуковой волны (waveform), то есть зависимость амплитуды звука от времени. Такое представление достаточно наглядно для опытного звукорежиссёра: осциллограмма позволяет увидеть основные события в звуке, такие как изменения громкости, паузы между частями произведения и зачастую даже отдельные ноты в сольной записи инструмента. Но одновременное звучание нескольких инструментов на осциллограмме «смешивается» и визуальный анализ сигнала становится затруднительным. Тем не менее, наше ухо без труда различает отдельные инструменты в небольшом ансамбле. Как же это происходит?

Когда сложное звуковое колебание попадает на барабанную перепонку уха, оно с помощью серии слуховых косточек передаётся на орган, называемый улиткой. Улитка представляет собой закрученную в спираль эластичную трубочку. Толщина и жёсткость улитки плавно меняются от края к центру спирали. Когда сложное колебание поступает на край улитки, это вызывает ответные колебания разных частей улитки. При этом резонансная частота у каждой части улитки своя. Таким образом улитка раскладывает сложное звуковое колебание на отдельные частотные составляющие. К каждой части улитки подходят отдельные группы слуховых нервов, передающие информацию о колебаниях улитки в головной мозг (более подробно о слуховом восприятии можно прочитать в статье «Основы психоакустики» И. Алдошиной в журнале «Звукорежиссер» №6, 1999). В результате в мозг поступает информация о звуке, уже разложенная по частотам, и человек легко отличает высокие звуки от низких. Кроме того, как мы вскоре увидим, разложение звука на частоты помогает различить отдельные инструменты в полифонической записи, что значительно расширяет возможности редактирования.

Полосовые спектроанализаторы

Первые звуковые анализаторы спектра разделяли сигнал на частотные полосы с помощью набора аналоговых фильтров. Дисплей такого анализатора (рис. 1) показывает уровень сигнала во множестве частотных полос, соответствующих фильтрам.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

На рис. 2 приведён пример частотных характеристик полосовых фильтров в анализаторе, удовлетворяющем стандарту ГОСТ 17168-82. Такой анализатор называется третьоктавным, так как в каждой октаве частотного диапазона имеется три полосы. Видно, что частотные характеристики полосовых фильтров перекрываются; их крутизна зависит от порядка используемых фильтров.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Важным свойством спектроанализатора является баллистика – инерционность измерителей уровня в частотных полосах. Она может регулироваться заданием скорости нарастания (атаки) и спада уровня. Типичное время атаки и спада в таком анализаторе – порядка 200 и 1500 мс.

Полосовые спектроанализаторы часто применяются для настройки АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) акустических систем на концертных площадках. Если на вход такому анализатору подать розовый шум (имеющий одинаковую мощность в каждой октаве), то дисплей покажет горизонтальную линию, с возможной поправкой на вариацию шума во времени. Если розовый шум, проходя через звукоусилительную систему зала, исказился, то изменения его спектра будут видны на анализаторе. При этом анализатор, как и наше ухо, будет малочувствителен к узким провалам АЧХ (менее 1/3 октавы).

Преобразование Фурье

Преобразование Фурье – это математический аппарат для разложения сигналов на синусоидальные колебания. Например, если сигнал x(t) непрерывный и бесконечный по времени, то его можно представить в виде интеграла Фурье:

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Интеграл Фурье собирает сигнал x(t) из бесконечного множества синусоидальных составляющих всевозможных частот ω, имеющих амплитуды Xω и фазы φω.

На практике нас больше интересует анализ конечных по времени звуков. Поскольку музыка не является статичным сигналом, её спектр меняется во времени. Поэтому при спектральном анализе нас обычно интересуют отдельные короткие фрагменты сигнала. Для анализа таких фрагментов цифрового аудиосигнала существует дискретное преобразование Фурье:

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Здесь N отсчётов дискретного сигнала x(n) на интервале времени от 0 до N–1 синтезируются как сумма конечного числа синусоидальных колебаний с амплитудами Xk и фазами φk. Частоты этих синусоид равны kF/N, где F – частота дискретизации сигнала, а N – число отсчётов исходного сигнала x(n) на анализируемом интервале. Набор коэффициентов Xk называется амплитудным спектром сигнала. Как видно из формулы, частоты синусоид, на которые раскладывается сигнал, равномерно распределены от 0 (постоянная составляющая) до F/2 – максимально возможной частоты в цифровом сигнале. Такое линейное расположение частот отличается от распределения полос третьоктавного анализатора.

FFT-анализаторы

FFT (fast Fourier transform) – алгоритм быстрого вычисления дискретного преобразования Фурье. Благодаря ему стало возможным анализировать спектр звуковых сигналов в реальном времени.

Рассмотрим работу типичного FFT-анализатора. На вход ему поступает цифровой аудиосигнал. Анализатор выбирает из сигнала последовательные интервалы («окна»), на которых будет вычисляться спектр, и считает FFT в каждом окне для получения амплитудного спектра Xk. Вычисленный спектр отображается в виде графика зависимости амплитуды от частоты (рис. 3). Аналогично полосовым анализаторам, обычно используется логарифмический масштаб по осям частот и амплитуд. Но из-за линейного расположения полос FFT по частоте спектр может выглядеть недостаточно детальным на нижних частотах или излишне осциллирующим на верхних частотах.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Если рассматривать FFT как набор фильтров, то, в отличие от полосовых фильтров третьоктавного анализатора, фильтры FFT будут иметь одинаковую ширину в герцах, а не в октавах. Поэтому розовый шум на FFT-анализаторе будет уже не горизонтальной линией, а наклонной, со спадом 3 дБ/окт. Горизонтальной линией на FFT-анализаторе будет белый шум – он содержит равную энергию в равных линейных частотных интервалах.

Параметр N – число анализируемых отсчётов сигнала – имеет решающее значение для вида спектра. Чем больше N, тем плотнее сетка частот, по которым FFT раскладывает сигнал, и тем больше деталей по частоте видно на спектре. Для достижения более высокого частотного разрешения приходится анализировать более длинные участки сигнала. Если сигнал в пределах окна FFT меняет свои свойства, то спектр будет отображать некоторую усреднённую информацию о сигнале со всего интервала окна.

Когда нужно проанализировать быстрые изменения в сигнале, длину окна N выбирают маленькой. В этом случае разрешение анализа по времени увеличивается, а по частоте – уменьшается. Таким образом, разрешение анализа по частоте обратно пропорционально разрешению по времени. Этот факт называется соотношением неопределённостей.

Весовые окна

Если частота тона совпадает с одной из частот сетки FFT, то спектр будет выглядеть «идеально»: единственный острый пик укажет на частоту и амплитуду тона (рис. 4, белый график).

Если же частота тона не совпадает ни с одной из частот сетки FFT, то FFT «соберёт» тон из имеющихся в сетке частот, скомбинированных с различными весами. График спектра при этом размывается по частоте (рис. 4, зелёный график). Такое размытие обычно нежелательно, так как оно может закрыть собой более слабые звуки на соседних частотах. Можно также заметить, что амплитуда максимума зелёного графика ниже реальной амплитуды анализируемого тона. Это связано с тем, что мощность анализируемого тона равна сумме мощностей коэффициентов спектра, из которых этот тон составлен.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

(наведите мышь для выбора изображения)

Чтобы уменьшить эффект размытия спектра, сигнал перед вычислением FFT умножается на весовые окна – гладкие функции, похожие на гауссиан, спадающие к краям интервала. Они уменьшают размытие спектра за счёт некоторого ухудшения частотного разрешения. Если рассматривать FFT как набор полосовых фильтров, то весовые окна регулируют взаимное проникновение частотных полос.

Простейшее окно – прямоугольное: это константа 1, не меняющая сигнала. Оно эквивалентно отсутствию весового окна. Одно из популярных окон – окно Хэмминга. Оно уменьшает уровень размытия спектра примерно на 40 дБ относительно главного пика.

Весовые окна различаются по двум основным параметрам: степени расширения главного пика и степени подавления размытия спектра («боковых лепестков»). Чем сильнее мы хотим подавить боковые лепестки, тем шире будет основной пик. Прямоугольное окно меньше всего размывает верхушку пика, но имеет самые высокие боковые лепестки. Окно Кайзера обладает параметром, который позволяет выбирать нужную степень подавления боковых лепестков.

Другой популярный выбор – окно Хана. Оно подавляет максимальный боковой лепесток слабее, чем окно Хэмминга, но зато остальные боковые лепестки быстрее спадают при удалении от главного пика. Окно Блэкмана обладает более сильным подавлением боковых лепестков, чем окно Хана.

Для большинства задач не очень важно, какой именно вид весового окна использовать. Главное, чтобы оно было. Популярный выбор – Хан или Блэкман. Использование весового окна уменьшает зависимость формы спектра от конкретной частоты сигнала и от её совпадения с сеткой частот FFT.

Рисунок 4 сделан для синусоид, однако, исходя из него, нетрудно представить, как будет выглядеть спектр реальных звуковых сигналов. Каждый пик в спектре будет иметь некоторую размытую форму, в зависимости от своей частоты и выбранного весового окна.

Чтобы компенсировать расширение пиков при применении весовых окон, можно использовать более длинные окна FFT: например, не 4096, а 8192 отсчета. Это улучшит разрешение анализа по частоте, но ухудшит по времени.

Спектрограмма

Часто возникает необходимость проследить, как спектр сигнала меняется во времени. FFT-анализаторы помогают сделать это в реальном времени при воспроизведении сигнала. Однако в ряде случаев оказывается удобна визуализация изменения спектра во всём звуковом отрывке сразу. Такое представление сигнала называется спектрограммой. Для её построения применяется оконное преобразование Фурье: спектр вычисляется от последовательных окон сигнала (рис. 5), и каждый из этих спектров образует столбец в спектрограмме. Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

По горизонтальной оси спектрограммы откладывается время, по вертикальной – частота, а амплитуда отображается яркостью или цветом. На спектрограмме гитарной ноты на рис. 6 видно развитие звучания: оно начинается с резкой атаки и продолжается в виде гармоник, кратных по частоте основному тону 440 Гц. Видно, что верхние гармоники имеют меньшую амплитуду и затухают быстрее, чем нижние. Также на спектрограмме прослеживается шум записи – равномерный фон тёмно-синего цвета. Справа показана шкала соответствия цветов и уровней сигнала (в децибелах ниже нуля).

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

(наведите мышь для выбора изображения)

Если менять размер окна FFT, становится хорошо видно, как меняется частотное и временное разрешение спектрограммы. При увеличении окна гармоники становятся тоньше, и их частота может быть определена более точно. Однако размывается во времени момент атаки (в левой части спектрограммы). При уменьшении размера окна наблюдается обратный эффект.

Особенно полезна спектрограмма при анализе быстро меняющихся сигналов. На рис. 7 показана спектрограмма вокального пассажа с вибрато. По ней легко определить такие характеристики голоса, как частота и глубина вибрато, его форма и ровность, наличие певческой форманты. По изменению высоты основного тона и гармоник прослеживается исполняемая мелодия.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

(наведите мышь для выбора изображения)

Применения спектрограммы

Современные средства реставрации звука, такие как программа iZotope RX, активно используют спектрограмму для редактирования отдельных частотно-временных областей в сигнале. С помощью этой техники можно найти и подавить такие нежелательные призвуки, как звонок мобильного телефона во время важной записи, скрип стула пианиста, кашель в зрительном зале и т.п.

Проиллюстрируем использование спектрограммы для удаления свиста поклонников из концертной записи.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

На рис. 8 свист легко находится: это светлая кривая линия в районе 3 кГц. Если бы частота свиста была постоянной, то его можно было бы подавить с помощью режекторного фильтра. Однако в нашем случае частота меняется. Для выделения свиста на спектрограмме удобно воспользоваться инструментом «волшебная палочка» из программы iZotope RX II. Одно нажатие приводит к выделению основного тона свиста, повторное нажатие выделяет гармоники. После этого свист можно удалить, просто нажав на клавишу Del. Однако более аккуратный способ – воспользоваться модулем Spectral Repair: это позволит избежать «дыр» в спектре после удаления свиста. После применения этого модуля в режиме ослабления с вертикальной интерполяцией (Attenuate vertically) свист практически полностью исчезает из записи: как визуально, так и на слух.

Еще одно полезное применение спектрограммы – анализ присутствия в записи следов компрессии MP3 или других кодеков с потерями. У большинства записей оригинального (несжатого) качества частотный диапазон простирается до 20 кГц и выше; при этом энергия сигнала плавно спадает с ростом частоты (как на рис. 6, 7). В результате психоакустической компрессии верхние частоты сигнала квантуются сильнее нижних, и верхняя граница спектра сигнала обнуляется (как на рис. 8). При этом частота среза зависит от содержания кодируемого сигнала и от битрейта кодера. Ясно, что кодер стремится обнулять только те частоты в сигнале, которые в данный момент не слышны (замаскированы). Поэтому частота среза, как правило, меняется во времени, что образует на спектрограмме характерную «бахрому» с островками энергии на тёмном фоне.

Спектрограмма часто позволяет найти в записи дефекты, которые неочевидны при прослушивании, но могут сказаться при последующей обработке. Например, паразитная наводка от ЭЛТ-видеомонитора на частоте 15–16 кГц может ускользнуть от уха пожилого звукорежиссёра. Однако спектрограмма ясно покажет её в виде горизонтальной линии (рис. 9) и позволит уточнить частоту для настройки режекторного фильтра.

Спектра плюс как пользоваться. Смотреть фото Спектра плюс как пользоваться. Смотреть картинку Спектра плюс как пользоваться. Картинка про Спектра плюс как пользоваться. Фото Спектра плюс как пользоваться

Аналогичная ситуация иногда возникает и с низкочастотными помехами, такими как задувание ветра в микрофон или постоянная составляющая (смещение по постоянному току, DC offset). Они могут располагаться на инфранизких частотах и не обнаруживать себя без помощи спектроанализатора или осциллографа.

Заключение

Среди опытных звукорежиссёров старой школы распространено мнение, что анализировать и редактировать сигналы следует исключительно на слух, не полагаясь на индикаторы и анализаторы. Разумеется, анализаторы – не панацея в случае отсутствия слуха. Вряд ли кто-то серьёзно воспринимает идею сведения композиции «по приборам».

Не отрицая важности критического прослушивания звука на каждой стадии редактирования, мы всё же предлагаем использовать анализаторы спектра в тех задачах, где это может привести к более точным результатам. Конечно, можно определить на слух паразитный тон на частоте 15 кГц и подобрать режекторный фильтр подходящей добротности для его удаления. Но намного проще увидеть этот тон на спектроанализаторе и сразу более точно оценить его свойства: «плывёт» ли частота, есть ли боковые пики. В конечном счёте, это позволит более аккуратно удалить помеху. Аналогичная ситуация и со многими другими задачами редактирования, особенно – в реставрации звука.

Спектр и спектрограмма – способы представления звука, более близкие к слуховому восприятию, нежели осциллограмма. Надеюсь, что эта статья откроет новые возможности в анализе и редактировании звука для тех, кто ранее с этими представлениями не работал.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *