Pytanie:
Analiza widma audio: oprogramowanie PC a sprzętowy analizator widma
Nicholas
2018-03-26 13:39:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Muszę przeprowadzić analizę widma dźwięku (po prostu posłuchać maszyny i stwierdzić, czy jest prawidłowo skalibrowana).

Nagrywam dźwięk, który wydaje, za pomocą mikrofonu (brzmi inaczej, jeśli jest prawidłowo skalibrowany, niż jeśli nie jest), a następnie chcę spojrzeć na widmo audio z planami, aby automatycznie stwierdzić, czy maszyna jest ustawiona poprawnie (obecnie człowiek-operator słucha maszyny i wykonuje tę pracę ręcznie).

Na początku nie musi to być czas rzeczywisty, tj. po prostu dokonam nagrań maszyny (raz skonfigurowanej poprawnie, raz nie) i porównam widma audio.

Moje pytanie brzmi: czy oprócz mikrofonu potrzebuję sprzętowego analizatora widma, czy też wystarczy do tego oprogramowanie komputerowe (FFT można oczywiście również wykonać na komputerze ...). Szczególnie dlatego, że na początek nie potrzebuję analizy w czasie rzeczywistym.

Pytam głównie, bo wygląda na to, że analizatory widma kosztują całkiem sporo, a nie chcę kupować takiego urządzenia, jeśli go nie potrzebuję.

Dostępne są bezpłatne analizatory widma dla systemu Android dla Twojego telefonu.Czy próbowałeś?
Jeśli ma dominujący ton, warto wypróbować również aplikacje do strojenia gitary - moja ma doskonałe wyświetlacze strojenia i wykresy wodospadu ...
Jeśli Twój mikrofon to [inteligentny mikrofon] (https://www.louroe.com/product/digifact-a/), nie potrzebujesz niczego więcej.Wyświetli spektrogram w czasie rzeczywistym w dowolnej przeglądarce internetowej.A jeśli potrzebujesz surowych danych, po prostu zerknij na JavaScript, który je renderuje - dane spektrogramu to zdarzenia wysyłane przez serwer HTML5.Pełne ujawnienie: jestem współautorem oprogramowania połączonego produktu, ale nie tych części.
Jest raczej mało prawdopodobne, że można dziś znaleźć tradycyjny analogowy analizator zmienionego widma do rozsądnych celów audio.Prawie wszystko będzie cyfrowym instrumentem sampli i FFT.Jedyną krytyczną częścią tego jest dobre samplowanie;po tym, mimo że możliwe jest niepoprawne obliczenia matematyczne, nie jest wymagany żaden specjalny sprzęt.Tak naprawdę sprowadza się to do potrzeby dobrego samplera audio i przyzwoitego oprogramowania.Kupienie go w specjalnym pudełku jest prawdopodobnie możliwe, ale jedyne, na co naprawdę trzeba wydać pieniądze, to sampler, a na to jest już rynek prosumencki.
Obecnie, biorąc pod uwagę, że nie masz żadnych kryteriów wydajności, nie można określić, czy * zapasowy * sprzęt audio w twoim komputerze / laptopie / telefonie może działać.Prawdopodobnie najlepiej się tego dowiedzieć, zanim przejdziesz dalej - czas na eksperymenty z Audacity, Octave, Matlabem lub czymkolwiek wolisz.Jeśli zależy Ci na wysokich częstotliwościach, to warto zauważyć, że mikrofony MEMS w telefonach często radzą sobie tam znacznie lepiej niż mikrofony pojemnościowe w laptopach i tanich urządzeniach peryferyjnych.
Tylko myśl biorąc pod uwagę, że * „brzmi inaczej, jeśli jest skalibrowany poprawnie, niż jeśli nie jest”. * Zakładając, że to zadanie jest nietrywialne i może istnieć kilka niezależnych rzeczy do „kalibracji”, należy rozważyć opracowanie kodu (-line lub active), który „obserwuje” bieżący stan i tworzy macierz transformacji, w której oddzielne etapy kalibracji tworzą jeden wymiar.Dzięki matematyce możesz zmienić interaktywne, złożone poprawki wymagające doświadczonego kalibratora w trywialny proces, który dziecko może śledzić.
@MSalters „Inteligentny mikrofon” to po prostu mikrofon plus oprogramowanie, o które pyta to pytanie, sądząc po wyglądzie.
Sześć odpowiedzi:
bobflux
2018-03-26 15:00:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Decydującym czynnikiem między samodzielnym analizatorem a kartą dźwiękową byłyby częstotliwości, którymi jesteś zainteresowany.

Nagrywam dźwięk, który wydaje za pomocą mikrofonu (brzmi inaczej, jeśli jest poprawnie skalibrowany, niż jeśli nie jest),

Jeśli różnica jest słyszalna, oznacza to, że częstotliwości, które chcesz zmierzyć, są niższe niż 20 kHz, co oznacza, że ​​sprzęt audio będzie działał. To dobra wiadomość, ponieważ jest łatwo dostępna i tania.

Nie używaj do tego analizatora widma RF! Po pierwsze, nie ma potrzeby płacenia za dodatkową przepustowość, której nie potrzebujesz, a po drugie mają niższe limity przepustowości, które mogą Ci nie odpowiadać. Nie ma też potrzeby posiadania specjalistycznego sprzętu.

Karta dźwiękowa (lub gniazdo wejściowe audio) w komputerze, tablecie lub telefonie powinna działać dobrze. Jeśli masz problemy z hałasem, najbardziej prawdopodobnym winowajcą byłby tani przedwzmacniacz mikrofonowy wewnątrz twojego sprzętu, więc rozważ zewnętrzny przedwzmacniacz lub mikrofon ze zintegrowanym przedwzmacniaczem. Najpierw wypróbuj najtańsze rozwiązanie!

Najprawdopodobniej Twoim problemem będzie , jak uzyskać dobry sygnał , co oznacza, że ​​wybierz odpowiedni mikrofon / czujnik, przedwzmacniacz i technikę.

Jeśli dźwięk jest w powietrzu, mikrofon będzie działał. Jeśli jednak interesują Cię wibracje (powiedzmy, aby sprawdzić łożysko), przetwornik piezoelektryczny lub akcelerometr zastosowany na podwoziu maszyny znacznie lepiej wychwyci wibracje, ignorując hałas w powietrzu. Dlaczego nie przetwornik piezoelektryczny do gitary? A może mikrofon kierunkowy. Albo dwa mikrofony i weź różnicę między sygnałami. Dobra akwizycja jest niezbędna, a czysty sygnał jest znacznie łatwiejszy w obsłudze.

Zastanów się więc, skąd pochodzi dźwięk, który chcesz uzyskać, skąd pochodzi hałas, który chcesz zignorować, i zdecyduj, którego czujnika potrzebujesz.

Istnieje kilka fajnych pakietów oprogramowania do wyświetlania FFT w czasie rzeczywistym na komputerze PC, na przykład wypróbuj analizator wizualny (darmowy).Jeśli widzisz różnice w widmie, możesz napisać oprogramowanie, które zbierze sygnał, FFT go i automatycznie wykryje odpowiednie rzeczy.Użyłbym do tego python + scipy, ponieważ ma potężne i wygodne narzędzia do przetwarzania sygnałów.Lub wykorzystaj aplikację do strojenia gitary, jak mówi Henry.

Jako pierwszy krok do zabawy z dźwiękiem na komputerze, Audacity jest darmowym i otwartym źródłem, ma nagrywanie (w wybranym przez Ciebie formacie) i ma [spectrographs] (https://manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html) i bezpośrednie [okno dialogowe FFT "plot spectrum"] (http://manual.audacityteam.org/man/plot_spectrum.html) z konfigurowalnym rozmiarem FFT i funkcją okienkową.Te linki do podręcznika zawierają obrazy przedstawiające wygląd interfejsu użytkownika.Audacity nie przeprowadza analizy w locie podczas nagrywania, ale podczas eksperymentowania prawdopodobnie.chcesz ponownie przeanalizować te same próbki na wiele sposobów, aby zobaczyć, co działa.
Ostatni analizowany RF, którego użyłem, przeszedł od 2 Hz do 18 GHz, idealnie nadający się do audio ^^
@PeterCordes tak, śmiałość też jest fajna.Polecam również analizator wizualny (link w odpowiedzi), ponieważ jest darmowy i ma wiele przydatnych funkcji.
Schludny.Szkoda, że Visual Analyzer jest przeznaczony tylko dla systemu Windows i ma zamknięte źródło.: / Wygląda na to, że jest przeznaczony do tego, co robi OP.Wersje Audacity są jednak dostępne dla Windows / Linux / OS X (i innych platform).
@PeterCordes tak, to zamknięte źródło.Jeśli potrzebujesz darmowego narzędzia podobnego do Matlab, które można pobrać z karty dźwiękowej i wykonać dowolne obliczenia, mogę polecić Python + Scipy.Jest to bardzo potężny i wieloplatformowy open source.
Nie używałem ich zbyt często, ale są GUI typu open source.Na przykład http://xoscope.sourceforge.net/ uruchamia oscyloskop przy użyciu wejścia audio.Ale tak, gdybym był w butach OP, prawdopodobnie pobawiłbym się Audacity, aby nagrać kilka próbek testowych i zobaczyć, jak je przeanalizować (głównie dlatego, że już wiem, jak używać Audacity), a następnie napisać program, który zrobi dokładnieczego chciałem;python + scipy byłby do tego dobrym wyborem, lub C / C ++ z biblioteką naukową GNU (GSL) też jest dobry.Jest objęty licencją GPL, a nie LGPL, więc można go używać tylko wtedy, gdy możesz rozpowszechniać źródła każdemu, kto otrzyma plik binarny.
loudnoises
2018-03-26 15:50:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Osobiście polecałbym używanie komputera z kilku powodów.

Z finansowego punktu widzenia, jeśli obecnie dostępne są wystarczające informacje do zidentyfikowania problemów przy użyciu wyszkolonego ucha, nie ma potrzeby stosowania drogiego analizatora sprzętowego z rozszerzoną przepustowością. Większość mikrofonów i tak jest zaprojektowana tylko do pomiaru 20 Hz - 20 kHz. Prawdopodobnie możesz kupić skromną konfigurację interfejsu / przedwzmacniacza z mikrofonem, a nawet po prostu dostać mikrofon USB, który zawiera cały ten sprzęt wbudowany dla uproszczenia.

Jeśli masz doświadczenie w zastosowanym przetwarzaniu sygnałów, możesz nawet napisać python / MATLAB / etc. skrypt, który zautomatyzowałby cały ten proces. Ta opcja nie byłaby możliwa w przypadku analizatora sprzętu.

Tak samo, jeśli nie masz doświadczenia w pomiarach dźwięku: kluczem będzie skupienie się na powtarzalności. Uzyskaj dobry pomiar prawidłowo skalibrowanej maszyny i upewnij się, że zanotowałeś dokładną procedurę, aby nie było różnic w FFT z powodu zmian w konfiguracji. Akustyka pomieszczenia może odegrać tu rolę, jednak umieszczenie mikrofonu wystarczająco blisko powinno być w stanie wystarczająco odizolować dźwięk bezpośredni. Możesz także wybrać mikrofon kierunkowy, aby ułatwić to zadanie (kardiologia / supercardiod / shotgun).

Graham
2018-03-26 18:50:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W dzisiejszych czasach każdy sprzęt wejściowy audio będzie całkowicie akceptowalny. Nawet wejście karty dźwiękowej do komputera będzie normalnie w porządku; jeśli wydasz kilkadziesiąt dolarów na „odpowiednią” skrzynkę wejściową audio, to jest to gwarantowane. Obwód wejściowy mikrofonu i przetworniki ADC nie były czynnikiem ograniczającym dźwięk przez co najmniej dekadę, a każdy komputer PC będzie w stanie przekształcić to w wykres częstotliwości.

Mikrofon jest krytyczny jednak! Każdy mikrofon jest inny. Jeśli chcesz, aby kalibracja była cokolwiek warta, potrzebujesz odpowiednio zaprojektowanego mikrofonu pomiarowego. Wszystkie inne mikrofony są zaprojektowane tak, aby ich odpowiedź była nieliniowa, czy to po to, aby były przyjemne dla ucha, aby stworzyć reakcję biegunową lub inne cechy. Mikrofon pomiarowy jest zaprojektowany tak, aby był jak najlepszym profilem dookólnym z możliwie najmniejszym podbarwieniem tego dźwięku.

Nie muszą być drogie. Jeśli chcesz po prostu „wystarczająco dobrego”, Behringer ECM8000 lub podobny byłby całkowicie odpowiedni. Jeśli Twoi klienci chcą prawidłowo identyfikowalnych kalibracji, możesz potrzebować czegoś lepszego, takiego jak Beyer MM-1 z fabrycznie dostarczonym profilem kalibracji. Czy nie zakładaj, że możesz po prostu wrzucić tam dowolny przypadkowy mikrofon i sprawić, by działał poprawnie.

(Edytuj: Mikrofony pomiarowe są zawsze mikrofonami kondensatorowymi / kondensatorowymi o małej membranie. Oznacza to, że sprzęt wejściowy audio musi być w stanie zapewnić zasilanie phantom. Upewnij się, że tak jest.)

Nie zapomnij też o uchwycie mikrofonu.Mikrofon będzie całkiem niezły w byciu wielokierunkowym, ale sprzęt może nie być, w zależności od tego, jak hałas wydobywa się z otworów w maszynach i które części rezonują w jaki sposób.Za każdym razem musisz zamontować mikrofon w tym samym miejscu względem maszyny.Potrzebujesz również, aby stojak nie przenosił hałasu / wibracji z maszyny do mikrofonu.Dobry stojak (np. Rycote Lyre) może kosztować więcej niż mikrofon.

Można argumentować, że mikrofon można w pewnym stopniu skalibrować poza pomiarem, o ile ta sama konfiguracja jest używana w każdym pomiarze, nadal byłoby możliwe porównanie znanego dobrego pomiaru z nowym, nieznanym pomiarem (jest to tylko względne, a nieabsolutny).Jednak zwracasz bardzo ważną uwagę na temat montażu.
@loudnoises Ewentualnie - myślę, że to zależy od aplikacji.A gdybyś wiedział, skąd pochodzi dźwięk, możesz użyć czegoś bardziej kierunkowego, aby uniknąć dźwięku z innych miejsc.Jednak w obu przypadkach martwiłbym się, że mój proces testowy będzie zależny od jednego mikrofonu, a testy nie będą działać, jeśli zmienisz mikrofon.Niektóre mikrofony mają dobrą kontrolę produkcji, więc dowolne dwa przypadkowe mikrofony będą raczej podobne, ale niektóre (szczególnie tańsze) są o wiele mniej.
Jack B
2018-03-26 14:03:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Komputer PC może przeprowadzić analizę widma przechwyconego dźwięku.Sprzętowy analizator widma może wykonać lepszą pracę - więc zależy to od tego, jak dobra musi być analiza.Komputer prawdopodobnie będzie działał dobrze z kilku powodów:

  • Próbujesz być tak dobry lub trochę lepszy niż osoba słuchająca i oceniająca.Komputer PC jest znacznie lepszy od ludzkiego ucha w dokonywaniu ilościowych ocen dźwięku

  • Znaczna część kosztu dobrego analizatora widma polega na możliwości pracy przy wysokich częstotliwościach powyżej tych, które słyszymy.Jeśli trzymasz się zakresu audio, nie potrzebujesz tego.

Więc spróbuję tego z komputerem PC.Zdobądź też przyzwoity mikrofon.I tylko jeśli to nie zadziała, rozważ analizator widma.

FFTS są bardzo zoptymalizowane i działają bardzo szybko, gdy wszystkie dane mieszczą się w jednym rdzeniu pamięci podręcznej L1 lub L2 na komputerze, np. 16k punktów.Prawdopodobnie oprogramowanie zajmie więcej czasu, aby przeszukać przedziały częstotliwości, próbując nadać temu sens, niż wykonanie samego FFT.
kalpak
2018-03-26 20:50:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Komputer PC (jednostka główna) ma wiele zasilaczy przełączających oprócz dużej ilości logiki przełączania.Przyczyniają się one zarówno do zakłóceń przewodzonych, jak i promieniowanych.

Z kolei samodzielny analizator widma lub oparty na DSO jest zaprojektowany z uziemieniem, aby mieć niskie zakłócenia własne i doskonałe ekranowanie, aby zapobiec wychwytywaniu ze źródeł zewnętrznych.Tak więc ogólnie będą miały lepszą wydajność.

Jeśli chcesz zaoszczędzić pieniądze, a jednocześnie uzyskać rozsądną wydajność, spójrz na USB DSO z wyższą rozdzielczością / cichszym ADC.Mogą mieć lepszą wydajność niż karta podłączona do jednego z gniazd PCIe

CrossRoads
2018-03-26 21:03:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Użyłem Visual Analyzer z ręcznym mikrofonem Sony za 10 dolarów podłączonym do mojej karty dźwiękowej laptopa.180 Hz. Trudne do odfiltrowania, ale możliwe do zminimalizowania przez zabawę z poziomem napięcia elementów grzejnych niektórych lamp.

Nie mam pojęcia, czy działa z Win10.Myślę, że miałem Win Vista na starszym laptopie, kiedy go używałem. http://www.sillanumsoft.org/



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...