FFT to narzędzie do analizy dźwięku o wysokiej rozdzielczości, dostępne jako zakup w aplikacji AudioTools. Wykorzystuje szybką transformatę Fouriera (patrz poniżej) do analizy sygnału audio i wyświetla bardzo szczegółowy wykres amplitudy w funkcji częstotliwości.

UWAGA: Te informacje dotyczą modułu FFT dostępnego w AudioTools. Samodzielna aplikacja jest starsza i nie zawiera wszystkich funkcji wymienionych w tym miejscu.

✨ Opanuj swoją konfigurację:Śledź nasze nowe Przewodnik po konfiguracji systemu dźwiękowego dla szybkiego i profesjonalnego efektu.

Nie wiesz, czy pobrać FFT czy RTA? Więcej informacji znajdziesz na naszej stronie porównawczej .

Film demonstracyjny FFT.

Ta aplikacja została zaprojektowana do pracy z akustyką, dlatego przedziały FFT zostały znormalizowane do oktaw, aby uzyskać wyświetlacz z płaską linią dla szumu różowego. Możesz kontrolować zarówno poziom wygładzania wykresu, jak i czas zanikania, aby uzyskać tyle szczegółów, ile potrzebujesz.

FFT pokazujący wiele przywołanych pomiarów na iPhonie.

FFT obejmuje również obsługę opcjonalnej funkcji krzywych odniesienia.

W tym przykładzie wykorzystano pojedynczą krzywą odniesienia z zakresem +/- dB, aby określić, czy krzywa na żywo mieści się w tym zakresie. Zielona kropka oznacza, że ​​krzywa spełnia wymagania.

Aby dowiedzieć się, co oznaczają wartości SPL i dlaczego mogą się one różnić w zależności od modułu, zapoznaj się z naszą stroną „dB vs. dB” .

Cechy:

• Rozmiar FFT od 4096 do 32k (na nowszych urządzeniach z systemem iOS)
• Tryb różnicowy do porównywania 2 wykresów
• Odczyt częstotliwości szczytowej w czasie rzeczywistym
• Generator sygnału może generować fale sinusoidalne, fale prostokątne, szum biały i szum różowy.
• Kursor: Przesuń palcem po ekranie, aby kursor odczytał dokładne poziomy dB i częstotliwości
• Interfejs graficzny dotykowy: użyj gestów szczypania, aby skalować wykres i powiększać częstotliwości.
• Kliknij dwukrotnie, aby znormalizować wykres do pełnego zakresu i dopasować go do ekranu.
• Dostępny jest pełny zakres (20-20 kHz) i niski zakres (5 Hz do 3100 Hz).
• Całkowity wyświetlacz dB
• Zapisz obraz wykresu w rolce ze zdjęciami, aby uwzględnić go w raporcie
• Eksportuj dane w formacie XLS.
• Dostępne okienkowanie FFT
• Obroty kursora lub częstotliwość szczytowa
• Nuta muzyczna pozycji kursora lub częstotliwości szczytowej

Więcej informacji na temat uruchamiania i konfigurowania FFT można znaleźć w poniższych sekcjach.

Przykłady konfiguracji FFT

Analiza reakcji głośnika: Użyj szumu różowego jako sygnału testowego, wybierz opcję Równe punkty na oktawę, wybierz wygładzanie 1/6 lub 1/3 oktawy, wybierz czas zaniku 1 s.

Analiza muzyki: Generator sygnału wyłączony, wybierz 2048-punktową transformatę Fouriera (FFT), zanik 0.5 s, wygładzanie 1/24 oktawy.

Wyjście Bluetooth i AirPlay

Zobacz nasze informacje na temat korzystania z technologii Bluetooth lub Airplay.

Działanie

Wygładzanie

Wybierz oktawę, 1/3 oktawy, 1/6 oktawy, 1/12 oktawy, 1/24 oktawy lub brak. Wygładzanie uśrednia wartości dB FFT wokół każdego punktu wykresu logarytmicznie.

Tryb rozpadu

Czasy zaniku odnoszą się do wartości dB na wykresie. Czas zaniku wynoszący jedną sekundę spowoduje zanik punktu z szybkością 20 dB/s. Funkcja „Peak Hold” utrzymuje najwyższą odebraną wartość, a „Average” to prawdziwa średnia liniowa wszystkich odczytów w czasie uśredniania. Aby wyłączyć tryb „Peak” lub „Average”, należy na chwilę wybrać inny tryb, a następnie powrócić do trybu „Peak” lub „Average”.

UWAGA: W trybie EPPO czas zanikania w niższych oktawach jest taki sam, jak w wyższych, ale ponieważ nie są one odświeżane tak często, nastąpi wzrost, a następnie zanik.

Przewijanie wykresu

Przesuwanie palcem po ekranie w górę i w dół spowoduje przewijanie wykresu w górę i w dół.

Użyj pionowego uszczypnięcia dwoma palcami, aby dostosować skalę ekranu i wyświetlić więcej lub mniej dB. Użyj poziomego gestu uszczypnięcia, aby rozszerzyć ekran i powiększyć oś częstotliwości. Po powiększeniu skali częstotliwości możesz użyć dwóch palców, aby przesuwać wykres w poziomie.

W dowolnym momencie możesz dwukrotnie dotknąć ekranu, aby go znormalizować. Spowoduje to wyświetlenie pełnego zakresu częstotliwości i dopasowanie wykresu do ekranu.

Stan wykresu jest zapisywany za każdym razem, gdy wprowadzasz zmiany, więc przy następnym uruchomieniu aplikacji FFT ustawienia powiększenia i skali zostaną przywrócone.

Kursor

Przesunięcie palcem w lewo lub prawo spowoduje wyświetlenie kursora, który można ukryć, przesuwając palcem poza wykres w lewo.

generator

Dotknij ikony fali sinusoidalnej, aby uruchomić wbudowany generator. Możesz wybrać typ sygnału, a w przypadku fal sinusoidalnych i prostokątnych – częstotliwość sygnału. Należy pamiętać, że generowane cyfrowo fale prostokątne zaczynają silnie aliasować powyżej około 2000 Hz, co może powodować powstawanie artefaktów dźwiękowych.

Częstotliwości generatora zmieniają się płynnie, co zapobiega powstawaniu szumów, a jego włączanie i wyłączanie odbywa się przy użyciu łagodnego wyciszenia.

Podobnie jak w przypadku innych obliczeń, przebiegi generatora są generowane cyfrowo z wykorzystaniem 64-bitowej matematyki zmiennoprzecinkowej i charakteryzują się dużą dokładnością oraz niskim poziomem zniekształceń. Warto zauważyć, że uruchomienie wyjścia słuchawkowego o 1 kliknięcie poniżej maksimum daje przebiegi o najniższym poziomie zniekształceń.

Zapisywanie i przywoływanie plików

Kliknij przycisk folderu, aby uzyskać dostęp do zaawansowanego i kompletnego systemu zapisywania/przywoływania plików AudioTools. Szczegółowe informacje znajdziesz na stronie Zapisywanie/Przywoływanie plików .

Całkowity wyświetlacz dB

Całkowity, nieważony poziom ciśnienia akustycznego (SPL) jest stale wyświetlany na ekranie w prawym górnym rogu. Jest to ta sama wartość, która jest wyświetlana na ekranie kalibracji.

Strzyżenie

W przypadku wystąpienia przycinania sygnału wejściowego, w lewym górnym rogu wykresu na 1.5 sekundy wyświetli się w kolorze czerwonym komunikat „Wykryto przycinanie”.

Zapisz w rolce zdjęć

Kliknij przycisk ramki w prawym górnym rogu, aby zapisać obraz graficzny z ekranu głównego w rolce zdjęć urządzenia, bez ustawień sterowania. Jeśli chcesz mieć cały obraz, skorzystaj ze standardowej funkcji przechwytywania ekranu iOS.

Zapisywanie wielu uśrednionych wykresów FFT

Możesz utworzyć pojedynczy wykres, który będzie średnią z kilku wcześniej zapisanych wykresów, włączając opcję „Wykresy uśredniania” na stronie konfiguracji, a następnie przywołując wszystkie zapisane wykresy. Na ekranie głównym pojawi się coś w rodzaju „5 wykresów”. Przed zapisaniem tej średniej wróć do strony konfiguracji, dotknij ikony mikrofonu u góry i wybierz opcję „Wyłącz wejście audio”. Po zapisaniu wykresu na standardowej stronie „Zapisz/Przywołaj” średnia zostanie zapisana.

W ten sam sposób możesz zapisać inne zestawy zapisanych wykresów do nowego pliku. Następnie, aby je porównać, przejdź do strony „Zapisz/Przywołaj” i w minimenu wybierz opcję „Wyczyść przywołane wykresy”. Wyłącz opcję „Wykresy uśrednione” na stronie „Konfiguracja”, a teraz będziesz mógł przywołać właśnie zapisane pliki z uśrednionymi wartościami, które pojawią się jako osobne wykresy.

ustawienie

Pełny zakres / tryb niskiej częstotliwości

Pełny zakres wyświetla zakres 20–20 kHz, natomiast tryb niskiej częstotliwości wyświetla zakres od 5 Hz do 3100 Hz.

Przejście audio

Włącz lub wyłącz, aby umożliwić odtwarzanie dźwięku przychodzącego do urządzenia na wyjściu. Włączenie generatora zastępuje funkcję przekazywania dźwięku.

Tryb różnicowy

Ten przełącznik włącza i wyłącza tryb różnicowy. Po jego włączeniu, ostatnio przywołany wykres (jeśli istnieje) jest używany jako punkt odniesienia dla funkcji FFT. Innymi słowy, przywołany wykres jest odejmowany od bieżącego wykresu FFT.

Trybu różnicowego można użyć do porównania głośników lub porównania akustyki pomieszczenia przed i po zastosowaniu danej technologii.

Rozmiar FFT

Wybierz rozmiar FFT na ekranie konfiguracji. Im większy rozmiar FFT, tym większa rozdzielczość, ale wolniejszy czas reakcji. Jeśli wybierzesz opcję „Równa liczba punktów na oktawę”, każda oktawa będzie miała wysoką rozdzielczość (równą górnej połowie 512-punktowej FFT), ale niższe oktawy będą aktualizowane znacznie wolniej. Użyj tego trybu dla sygnałów wejściowych o ustalonym stanie sygnału, takich jak szum różowy. (Więcej informacji na temat rozmiaru FFT znajdziesz w sekcji powyżej).

Okienkowanie FFT

Po włączeniu tej opcji dane są okienkowane przed wysłaniem do FFT. Powoduje to redukcję artefaktów szumowych i zapewnia większy zakres dynamiki w FFT. Po włączeniu okienkowania można uzyskać zakres dynamiki przekraczający 100 dB podczas analizy sygnałów sinusoidalnych.

Śledzenie szczytów

Włącza śledzenie szczytów, wyświetlając częstotliwość na kursorze lub dużym tekstem na ekranie. Nasz algorytm wykorzystuje rzeczywisty najwyższy przedział FFT i nie korzysta z kompensacji kalibracji, więc może to nie być najwyższy punkt na wykresie.

Źródło sygnału wejściowego

To jest standardowy ekran wyboru źródła sygnału wejściowego programu AudioTools, w którym można wybrać wzmocnienie mikrofonu i zmienić ustawienia.

O obliczeniu FFT

FFT to skrót od szybkiej transformaty Fouriera (Fast Fourier Transform), czyli algorytmu matematycznego, który rozbija sygnał na przedziały częstotliwości. Każdy przedział ma ten sam rozmiar w hercach. Rozmiar FFT określa szerokość przedziałów w hercach. Szerokość przedziału = częstotliwość próbkowania / rozmiar FFT. Ponieważ pracujemy z maksymalną częstotliwością próbkowania iPhone'a, wynoszącą 48 000 próbek na sekundę, dla 1024-punktowej transformaty FFT każdy przedział częstotliwości miałby szerokość 48 Hz. Daje to doskonałą rozdzielczość przy 10 kHz, ale słabą przy 32 Hz.

Możemy przeprowadzać coraz większe transformaty Fouriera (FFT), ale ponieważ najpierw musimy zapisać wszystkie próbki do wypełnienia FFT, a następnie wykonać obliczenia, opóźnienie zaczyna się zwiększać, a wyświetlacz staje się coraz mniej responsywny.

W FFT oferujemy wybór rozmiaru FFT, obecnie od 4096 punktów do 16 384 punktów (32 576 w nowszych modelach iOS). Dodatkowo oferujemy inny tryb, który nazywamy Equal Points Per Octave (EPPO). W tym trybie uruchamiamy dość małą FFT (obecnie 512 punktów), ale używamy tylko najwyższej oktawy z tej FFT. Otrzymujemy więc rozdzielczość przy 10 kHz wynoszącą około 93 Hz. Innym sposobem spojrzenia na to jest to, że otrzymujemy około 120 punktów danych w najwyższej oktawie (pomyśl o tym jako o rozdzielczości 1/120 oktawy, co jest w przybliżeniu poprawne). Następnie decymujemy i filtrujemy, aby uzyskać częstotliwość próbkowania do 24 kHz, a następnie uruchamiamy kolejną 512-punktową FFT. Ponownie uzyskujemy rozdzielczość 1/120 oktawy. Kontynuujemy ten proces aż do najniższej oktawy. Rezultatem jest doskonała rozdzielczość w całym spektrum częstotliwości. Kosztem jest to, że każda oktawa aktualizuje się tylko o połowę szybciej niż oktawa powyżej, więc niższe oktawy aktualizują się znacznie wolniej. Wyższe oktawy zachowują bardzo szybką reakcję.

Metoda EPPO najlepiej sprawdza się w przypadku sygnałów stacjonarnych, takich jak szum różowy, lub do analizy sygnałów szumu stałego. Aby szybko zobaczyć cały wykres, użyj 4096 lub 8192 punktów. Należy pamiętać, że ze względu na fakt, że dla każdej oktawy wykonywane są osobne transformaty FFT, mogą wystąpić anomalie graficzne w poziomie szumu — na przykład, ponieważ filtr decymacyjny odcina częstotliwości powyżej częstotliwości Nyquista, niższe transformaty FFT nie obejmują nawet wyższych częstotliwości, a zatem mogą mieć niższy poziom szumu niż wyższe transformaty FFT. Jest to normalne. Można dostosować wykres, przesuwając cały poziom szumu FFT poza dolną część ekranu, aby uzyskać bardziej przejrzysty wykres.

Wszystkie obliczenia są wykonywane w 64-bitowej skali zmiennoprzecinkowej, aby zapewnić najwyższą dokładność i najniższy możliwy poziom szumów