Hanning-ikkuna: Kuinka se toimii
Ikkunatoimintoja, kuten hanning-ikkunaa, käytetään laajasti digitaalisessa signaalinkäsittelyssä esineiden minimoimiseksi erillisten Fourier-muunnosten aikana. Tässä käytännöllisessä kärjessä selitetään kuinka Hanning-ikkuna toimii ja miten se vaikuttaa spektriin.
Hanning-ikkuna: Kuinka se toimii
Hanning-ikkunan avulla voit manipuloida signaaliosaa virheiden vähentämiseksi erillisessä Fourier-analyysissä. Mihin sitä käytetään ja mitä se tehdään, voidaan tiivistää seuraavasti:
- Fourier-muunnos muuntaa ajallisen tai spatiaalisen signaalin spektriksi.
- Löydät esimerkin FM-synteesiä koskevasta käytännön kärjestämme. YouTube-video näyttää monimutkaisen äänen ja sen spektrin aikasarjat.
- Jos käytät Fourier-muunnosta aikasignaalin rajalliseen osaan, virheitä - joita kutsutaan myös artefakteiksi - voi tapahtua.
- Jos signaalissa on taajuuksia, joiden jakso ei ole ikkunan pituuden kiinteä monikerta, taajuus "vuotaa" muuttuessa vierekkäisiksi taajuuksiksi. Tätä ilmiötä kutsutaan "spektrivuodoksi".
- Spektrivuoto signaaliosasta ilman ikkunoiden hajoamista voidaan nähdä tässä YouTube-videossa. Spektri osoittaa erittäin korkeita taajuuksia, jotka ovat huomattavasti todellista taajuutta korkeammat.
- Spektrivuoraus johtuu pääasiassa jyrkästä noususta signaaliosan alussa ja lopussa.
- Tarvitset ikkunatoiminnon spektrivuotojen vähentämiseksi.
- Hanning-ikkuna on sen signaaliosan kesto, josta haluat suorittaa Fourier-analyysin. Kerrotaan signaaliosuuden jokainen arvo vastaavalla Hanning-toiminnon arvolla.
- Hanning-toiminto on: 1/2 [1 - cos (2 pi n / T)], n = 0, ..., T-1
- Kuvassa näkyy signaaliosa (sininen), Hanning-toiminto (katkoviiva) ja signaali, joka johtuu osion painottamisesta Hanning-ikkunassa (violetti).
- Tällä tavalla manipuloidun signaalin Fourier-muunnos sisältää huomattavasti matalammat taajuudet. Tätä varten pääkeila, ts. Välittömien naapuritaajuuksien amplitudi, on suurempi kuin ilman suojaa.
- YouTube-video samasta lähtösignaalista - käsitelty hanning-ikkunoilla - kuvaa spektrivuotojen vähentämistä.
- Käänteisen Fourier-muunnon jälkeen sinun on kumottava ikkuna, jotta tulosignaali saadaan uudelleen.
Tämän käytännön kärjen ja WAV: n editointivinkkimme avulla voit ohjelmoida spektrianalyysit itsenäisesti. On olemassa erilaisia ikkunatoimintoja, joilla on erilaiset pääkeilat ja erilaiset vahvat ja laajat vuotovaikutukset.