Проблема со спектром , Симметричный спектр

У меня возникла следующая трабла:
Решил поработать со звуком, но когда юзаю БПФ, то спектр у меня получается симетричный . Не могу понять с чем это связано.
Что я делаю не так?

unit Unit1;
 
interface
 
uses
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms,
  Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, ComCtrls, MMSystem, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series, ap, fft;
 
const
  freq=44100;
  BufSize=2048;
  Xgraph=512;
  Ygraph=100;
 
 
type
  TData16 = array [0..BufSize-1] of smallint;
  PData16 = ^TData16;
  TPointArr = array [0..BufSize-1] of TPoint;
  PPointArr = ^TPointArr;
  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    Button2: TButton;
    PaintBox1: TPaintBox;
    Chart1: TChart;
    Chart2: TChart;
    Series2: TBarSeries;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure Button2Click(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    procedure OnWaveIn(var Msg: TMessage); message MM_WIM_DATA;
end;
 
var
  Form1: TForm1;
  series1, series2 : tlineSeries;
  coef: array of integer;
  a,b: TReal1DArray;
implementation
 
{$R *.DFM}
 
var
  WaveIn: hWaveIn;
  hBuf: THandle;
  BufHead: TWaveHdr;
  p: PPointArr;
  stop: boolean = false;
  comp:complex;
 
function modul(const comp:complex):double;
begin
result:=sqrt(sqr(comp.x)+sqr(comp.y));
end;
 
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  header: TWaveFormatEx;
  BufLen: word;
  buf: pointer;
begin
 
  with header do
  begin
    wFormatTag := WAVE_FORMAT_PCM;
    nChannels := 2; { количество каналов }
    nSamplesPerSec := freq; { частота }
    wBitsPerSample := 16; { 8 / 16 бит }
    nBlockAlign := nChannels * (wBitsPerSample div 8);
    nAvgBytesPerSec := nSamplesPerSec * nBlockAlign;
    cbSize := 0;
  end;
 
  WaveInOpen(Addr(WaveIn), WAVE_MAPPER, addr(header),
  Form1.Handle, 0, CALLBACK_WINDOW);
  BufLen := header.nBlockAlign * BufSize;
  hBuf := GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE and GMEM_SHARE, BufLen);
  Buf := GlobalLock(hBuf);
  with BufHead do
  begin
    lpData := Buf;
    dwBufferLength := BufLen;
    dwFlags := WHDR_BEGINLOOP;
  end;
  WaveInPrepareHeader(WaveIn, Addr(BufHead), sizeof(BufHead));
  WaveInAddBuffer(WaveIn, addr(BufHead), sizeof(BufHead));
  GetMem(p, BufSize * sizeof(TPoint));
  stop := true;
  WaveInStart(WaveIn);
end;
 
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  if stop = false then
    Exit;
  stop := false;
  while not stop do
  Application.ProcessMessages;
  stop := false;
  WaveInReset(WaveIn);
  WaveInUnPrepareHeader(WaveIn, addr(BufHead), sizeof(BufHead));
  WaveInClose(WaveIn);
  GlobalUnlock(hBuf);
  GlobalFree(hBuf);
  FreeMem(p, BufSize * sizeof(TPoint));
end;
 
procedure TForm1.OnWaveIn;
var
  i,j: integer;
  data16: PData16;
  XScale, YScale: single;
begin
  XScale := Xgraph / BufSize;
 
    data16 := PData16(PWaveHdr(Msg.lParam)^.lpData);
    YScale := Ygraph / (1 shl 16);
    series1.Clear;
    for i := 0 to BufSize-1 do begin
      p^[i] := Point(round(i * XScale), round(Ygraph / 2 - data16^[i] * YScale));
      series1.AddXY(round(i * XScale), round(Ygraph / 2 - data16^[i] * YScale));
      a[2*i]:=round(Ygraph / 2 - data16^[i] * YScale);
      a[2*i+1]:=0;
    end;
 
    FastFourierTransform(a, BufSize, false);
        series2.clear;
       for j :=1 to BufSize-1 do
          begin
        //  comp.X:= a[2*j];
        // comp.Y:=a[2*j+1];
         b[j]:=sqrt(a[2*j]*a[2*j]+a[2*j+1]*a[2*j+1]);
        series2.AddXY(coef[j],b[j]);
       end;
 
 
 
  with PaintBox1.Canvas do
  begin
    Brush.Color := clWhite;
    FillRect(ClipRect);
    Polyline(Slice(p^, BufSize));
  end;
 
  if stop then
    WaveInAddBuffer(WaveIn, PWaveHdr(Msg.lParam), SizeOf(TWaveHdr))
  else
    stop := true;
end;
 
procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  Button2.Click;
  Finalize(a);
  Finalize(b);
  Finalize(coef);
end;
 
 
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var i: integer;
  XScale: single;
begin
series1 := tlineSeries.Create(nil);
series1.ParentChart := Chart1;
series1.Clear;
 
setlength(a,2*BufSize);
setlength(b,BufSize);
setlength(coef,BufSize);
  XScale := Xgraph / BufSize;
for I := 0 to BufSize-1 do
  coef[i]:=round(i * XScale);
 
  Button1.Caption := 'Start';
  Button2.Caption := 'Stop';
end;
 
end.

Добавлено 23.04.08, 15:17
Сигнал беру с микрофона!

Сообщение отредактировано: BFenix - 24.04.08, 11:14

Вот екзешник:
Прикреплённый файлProject1.rar (307.54 Кбайт, скачиваний: 501)

Вообще-то так и должно быть.

Цитата andriano @ 23.04.08, 19:09

Вообще-то так и должно быть.

Тада у меня вопрос. Неужто БПФ возвращает спектр в таком виде: 5г, 10г, 15г, ... 10кг, 15кг, 15кг, 10кг, ...15г, 10г, 5г??? (числа проставил условно)
З.Ы. Изначально у меня все выходило норм(в моем понимании нормально), но потом я начал экспериментировать с размером буфера, количеством каналов, частотой... и стало так как есть сейчас. Вернуть как было у меня не получается

Цитата

Тада у меня вопрос. Неужто БПФ возвращает спектр в таком виде: 5г, 10г, 15г, ... 10кг, 15кг, 15кг, 10кг, ...15г, 10г, 5г??? (числа проставил условно)

Такое у него, у БПФ, свойство.

Сообщение отредактировано: Prince - 24.04.08, 06:38

Комплексный БПФ он и есть симметричный. Отруби ненужную часть арифметически и получишь то что нужно. И еще, чей то на спектре нулевая частота разлезлась по краям спектра (т.е. симметрия наоборот, собственно математически они так и выглядят), но думаю и это организовать можно, перенеся выборку N/2...2*N-1 после БПФ в начало графика, а 0...N/2-1 за ней.

Цитата ХЭМ @ 24.04.08, 10:20

Комплексный БПФ он и есть симметричный. Отруби ненужную часть арифметически и получишь то что нужно. И еще, чей то на спектре нулевая частота разлезлась по краям спектра (т.е. симметрия наоборот, собственно математически они так и выглядят), но думаю и это организовать можно, перенеся выборку N/2...2*N-1 после БПФ в начало графика, а 0...N/2-1 за ней.

Как я понял то выборка 0..N/2 - это и есть мой искомый спектр. Я просто игнорирую вторую часть масива который вернул FFT.

З.Ы. Если все верно, то что нам даст если мы перенесем выборку N/2...2*N-1 после БПФ в начало графика, а 0...N/2-1 будет за ней?

BFenix
Мы получим частоты в виде
-N/2-1,...,-3,-2,-1,0,1,2,3,..., N/2-1
Отрицательная чатота тоже чатсота. Если взять цекличискую частоту то знак просто определяет направленияе вращения по частовой стрелки или против.

Просто если переставить то так лучши смотриться. 0 Начало отсчета находиться по середине. Аналогично если перед прообразованием домножить на (-1)^i i- номер отсчета, то получим аналогичную перестановку.

Свойства дублирования чатот можно использовать для двух вещей. Первое это убрать мнимые части внутрь массива, сэкономить место. И тем самым еще и ускорить.

Тогда имея массив отсчетов их действительные части мы можем сразу получить упаковонное представление преобразования в этом же массиве. В виде
Re0, Re(N/2-), Re1,Im1, Re2,Im2 Подробнее читай про реальное преобразование фурье. На этом сайте в алгоритмах.

Или же загнать сразу два сигнала в один массив и использовать одино преобразования для двух сигналов.

Сообщение отредактировано: Pavia - 24.04.08, 18:03

BFenix,
точнее: -15000,-14995,-14990,...-10б-5,0,5,10,15,...14990,14995,15000, т.к. ширины всех полос одинаковы.
И желательно не отбрасывать "лшние" отсчеты, а посчитать модуль.

Цитата andriano @ 24.04.08, 18:16

BFenix,
точнее: -15000,-14995,-14990,...-10б-5,0,5,10,15,...14990,14995,15000, т.к. ширины всех полос одинаковы.
И желательно не отбрасывать "лшние" отсчеты, а посчитать модуль.

У меня задача состоит вот в чем: мне надо слушать работу преса(большой прес который давит ДСП). Прес не правильно настроен и потому останавливается с ударом. Я должен услышать этот удар и сказать, что удар точно был(возможно сравнение с предыдущими ударами по силе).

Как я понимаю, то мне надо смотреть спектр и фиксировать всплески.
После первого цикла я зафиксирую частоту на которой всплеск при ударе и дальше буду смотреть только некий диапазон спектра.
Сигнал буду брать не с микрофона, а с пьезоэлемента.


З.Ы. Подскажите моя задумка правильная или я чтото упустил?

Цитата

Мы получим частоты в виде
-N/2-1,...,-3,-2,-1,0,1,2,3,..., N/2-1

Получается всего N-1 значений вместо N.
Вроде частоты после БПФ(комплексного)получаются в виде:
0,1,2,3,...N/2-1, -N/2,-N/2-1,...-3,-2,-1.
Или я совсем неправ?

-Added 24.04.08, 19:23

Цитата BFenix @ 24.04.08, 19:04

Цитата andriano @ 24.04.08, 18:16

BFenix,
точнее: -15000,-14995,-14990,...-10б-5,0,5,10,15,...14990,14995,15000, т.к. ширины всех полос одинаковы.
И желательно не отбрасывать "лшние" отсчеты, а посчитать модуль.

У меня задача состоит вот в чем: мне надо слушать работу преса(большой прес который давит ДСП). Прес не правильно настроен и потому останавливается с ударом. Я должен услышать этот удар и сказать, что удар точно был(возможно сравнение с предыдущими ударами по силе).

Как я понимаю, то мне надо смотреть спектр и фиксировать всплески.
После первого цикла я зафиксирую частоту на которой всплеск при ударе и дальше буду смотреть только некий диапазон спектра.
Сигнал буду брать не с микрофона, а с пьезоэлемента.


З.Ы. Подскажите моя задумка правильная или я чтото упустил?

Имхо, конечно. Насчёт пьезо. Для него схему придётся собирать. И калибровать как-то нужно. А крепить как.... Может, поискать готовый датчик?
И вот ещё, может быть эта страничка будет вам интересна.

Сообщение отредактировано: Prince - 24.04.08, 19:32

Цитата Prince @ 24.04.08, 19:09

Цитата

Вроде частоты после БПФ(комплексного)получаются в виде:
0,1,2,3,...N/2-1, -N/2,-N/2-1,...-3,-2,-1.
Или я совсем неправ?

Именно так частоты и идут.

Сенк статья оч полезная.

-Added 24.04.08, 19:53

Цитата Prince @ 24.04.08, 19:09

Имхо, конечно. Насчёт пьезо. Для него схему придётся собирать. И калибровать как-то нужно. А крепить как.... Может, поискать готовый датчик?

Ну прикрепить - это не большая трабла, особо заморачиваться с калибровкой не нужно(мне точные численые значения не нужны, мне нужно видеть сам факт - будет всплеск или нет).

Prince
Ты 0 забыл посчитать. И читай внимательнее это уже после перестановки. Хотя это моя вина, в том что не уточнил что это ответ на вопрос о перестановки.

BFenix

Цитата BFenix @ 24.04.08, 19:04

Подскажите моя задумка правильная или я чтото упустил?

Нужен вибро датчик.

Теории для БПФ есть, найти легко. А вот для вайвлетов надо искать и не факт что есть в данной облости.
Но помойму удары лучши какраз на вайвлетах изучать. Почему? Интуция.

Сообщение отредактировано: Pavia - 24.04.08, 20:04

Цитата

Ты 0 забыл посчитать.

Ну давай вместе посчитаем(для твоего варианта):-N/2-1,...,-3,-2,-1,0,1,2,3,..., N/2-1.
Есть две последовательности: -1...-N/2-1 и 1...N/2-1 , которые дают нам N-2 элементов. И плюс ещё 0. Итого: N-1 элементов.

Цитата

с калибровкой не нужно(мне точные численые значения не нужны, мне нужно видеть сам факт - будет всплеск или нет).

Схему-то всё равно придётся клепать для пьезодатчика. Не к микрофонному же усилителю звуковушки его подключать.

Сообщение отредактировано: Prince - 25.04.08, 06:07

Цитата Prince @ 25.04.08, 06:05

Схему-то всё равно придётся клепать для пьезодатчика. Не к микрофонному же усилителю звуковушки его подключать.

а почему не к микрофонному?

Мона канеша на сом порт подцепить, но не факт, что это будет лучше.

Потому что его нужно согласовывать с микрофонным входом. Если напрямую подключить, гудеть будет очень сильно(если вообще будет работать): все наводки 50 Гц будут ваши. Кроме того, не уверен, что усиления хватит. Так мне кажется. На глазок.

Пьезодатчик с микрофонным входом - это, конечно, круто.
По идее, можно было бы одключить к линейному - амплитуда сигнала как раз подходящая. Но если не хватит входного сопротивления, нужно будет добавить повторитель на полевике.
В ринципе, можно попытаться подключить и к микрофонному, зашунтировав резистором на несколько ком, но это будет ФВЧ.

Кстати, из описания вообще непонятно, зачем нужен Фурье, когда, судя по всему, достаточно амплитудного детектора.

Сообщение отредактировано: andriano - 25.04.08, 16:58

Цитата andriano @ 25.04.08, 16:56

Кстати, из описания вообще непонятно, зачем нужен Фурье, когда, судя по всему, достаточно амплитудного детектора.

Поковырявшись с теорией я решил сделать следующее:

Я беру сигнал и раскладываю по Фурье и прогоняю первый цикл преса. Смотрю в каких диапазонах частот идут всплески. Выделяю эти диапазоны +- 500герц и для этих диапазонов (1 кГц) высчитываю СКЗ (среднеквадратичное значение). Кидаю эти значения на график. В итоге получаю график на котором будет видно относительные величины всплесков. Этот график должен мне показывать правильно ли я меняю настройки преса(всплески будут либо увеличиваться либо уменьшаться).

Не боишься, что у тебя будут пики на собственных частотах пьезодатчика, а не на максимумах спектра звука, создаваемого прессом?

И, кстати, основываясь на каких критериях, ты будешь оценивать равильность настройки?

У меня появился еще вопросик ответ на который я пока не нашел:
Как управлять чувствительностью микрофона?

Встречный вопрос: какого именно микрофона?
ДЛя конденсаторного - изменять приложенное напряжение. Для динамического - никак.

Цитата andriano @ 29.04.08, 20:00

Встречный вопрос: какого именно микрофона?
ДЛя конденсаторного - изменять приложенное напряжение. Для динамического - никак.

С пьезоелементом разобрался. На прямую подключил его на вход звуковой карты и все чудно работает. Минус - он не слышит низкие частоты(до 2кГц), но это его свойство. Плюс - хорошо слышит высокие частоты.
Кто-нить знает почему встроеные звуковухи не слышут частоты выше 6,5 кГц?(на 3 компах тестил) Поставил звуковуху Креатив и проблема отпала(22кГц слышит отлично, выше не тестил)

Цитата BFenix @ 30.04.08, 15:41

С пьезоелементом разобрался. На прямую подключил его на вход звуковой карты и все чудно работает. Минус - он не слышит низкие частоты(до 2кГц), но это его свойство. Плюс - хорошо слышит высокие частоты.
Кто-нить знает почему встроеные звуковухи не слышут частоты выше 6,5 кГц?(на 3 компах тестил) Поставил звуковуху Креатив и проблема отпала(22кГц слышит отлично, выше не тестил)

1. Скорее, свойство пьезоэлемента - это высокое выходное сопротивление, зависящее от частоты. Впервом приближении пьезоэлемент - это конденсатор. Так что отсутствие нижних частот - это не свойство пьезоэлемента, а, скорее, свойство низкоомного входного каскада, который совместно с пьезоэлементом работает как ФВЧ.
2. Мне лично кажется странным, как они вообще могут писать звук. Встроенная звуковуха поддерживает режим записи чисто номинально, - как правило, для чего-нибудь типа IP-телефонии, т.е. там, где диапазон частот ограничен 3.5 кГц, а величина нелинейных искажений несущественна. Так что для записи можно использовать ТОЛЬКО отдельную звуковую карту. Кстати, вполне вероятно, что из-за экономии (АЦП - существенно более ресурсоемкий процесс чем ЦАП) звук пишется только на 11 кГц, а все остальное программно интерполируется.

Микрофоном ниразу не мерял вибрацию, а датчиками вибрации работал.

Удары лучше фиксировать по виброускорению, всплеск идёт на высоких частотах. Мы используем акселерометры, т.е. они сразу меряют ускорение. Насколько я понимаю, микрофон измеряет виброперемещение. После одинарного интегрирования на виброскорости удары хуже видны. После второго интегрирования и получения виброперемещения удар вообще еле заметен.

Можно попробовать дважды продифференцировать сигнал с микрофона, чтобы получить ускорение.

Если интересно, могу показать разницу в спектрах.

Цитата Kekek @ 01.05.08, 17:30

Если интересно, могу показать разницу в спектрах.

Не просто интересно, а необходимо!
ЗЫ Заранее сенк!

Скинь пожалуйста в форум то что получилось в итоге интересно ведь чем дело кончилось. Спасибо!

Цитата vmihaylov @ 06.05.08, 08:45

Скинь пожалуйста в форум то что получилось в итоге интересно ведь чем дело кончилось. Спасибо!

Все еще в процесе! Када приведу все к норм состоянию, то выложу!

Это лёгкий удар шариковой ручкой по датчику вибрации.

Ускорение
Скорость
Перемещение

Датчик держал в руках, на тринадцати герцах дрожание рук от удара шариковой ручкой по датчику.

Сообщение отредактировано: Kekek - 06.05.08, 18:37

BFenix можете прислать исходник кода на почту, пожалуйста. просто копируя код с первой страницы, выдает ошибку, жалуется почему-то на массив a

Пришлось на некоторое время забыть про этот проект, но ща буду браться заново:
вот то что есть на данный момент:
ехе + исходник

Люди плиз дайте ссілку на компонент Rz то что в проге юзается
Плиз оч надо
Ищу не могу найти

Цитата Kekek @ 01.05.08, 17:30

Микрофоном ниразу не мерял вибрацию, а датчиками вибрации работал.

Удары лучше фиксировать по виброускорению, всплеск идёт на высоких частотах. Мы используем акселерометры, т.е. они сразу меряют ускорение. Насколько я понимаю, микрофон измеряет виброперемещение. После одинарного интегрирования на виброскорости удары хуже видны. После второго интегрирования и получения виброперемещения удар вообще еле заметен.

Можно попробовать дважды продифференцировать сигнал с микрофона, чтобы получить ускорение.

Если интересно, могу показать разницу в спектрах.

Ерунду я написал. Микрофон пишет тоже виброускорение. Вывел записанный с датчика вибрации сигнал виброускорения на звуковую плату. Звук очень похожим получается.

блин ссылка на исходник не работает,перезалейте пожалуйста.