FFT. Prosessering i frekvensdomenet. Digital signalprosessering Øyvind Brandtsegg

Like dokumenter
UNIVERSITETET I OSLO

Dagens temaer. Endelig lengde data. Tema. Time 11: Diskret Fourier Transform, del 2. Spektral glatting pga endelig lengde data.

Basisbilder - cosinus. Alternativ basis. Repetisjon Basis-bilder. INF april 2010 Fouriertransform del II. cos( )

Uke 10: Diskret Fourier Transform, II

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 9 Signalbehandling (processing) og effekter MMT205 - F9 1

UNIVERSITETET I OSLO

3UDNWLVN DQYHQGHOVH DY ')7

Fourier-Transformasjoner II

STE 6146 Digital signalbehandling. Løsningsforslag til eksamen avholdt

Repetisjon: Sampling. Repetisjon: Diskretisering. Repetisjon: Diskret vs kontinuerlig. Forelesning, 12.februar 2004

Uke 9: Diskret Fourier Transform, I

Forelesning, 23.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2006

Fourier-Transformasjoner IV

Forelesning, 17.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2005

Bruk av tidsvindu. Diskret Fourier-transform. Repetisjon: Fourier-transformene. Forelesning 6. mai 2004

f(t) F( ) f(t) F( ) f(t) F( )

Repetisjon: Eksempel. Repetisjon: Aliasing. Oversikt, 26.februar Gitt. Alle signaler. Ettersom. vil alle kontinuerlig-tid signaler.

INF3470/4470 Digital signalbehandling. Introduksjon Sverre Holm

STE 6219 Digital signalbehandling Løsningsforslag

Filtrering i Frekvensdomenet III

SPEKTALANALYSATORER. Fig. 1 Illustrasjon av sammenhengen tidsfunksjon - frekvensspektrum

TMA Kræsjkurs i Matlab. Oppgavesett 3 Versjon 1.2

'HQ GLVNUHWH )RXULHU-WUDQVIRUPHQ (')7)

Konvolusjon og filtrering og frevensanalyse av signaler

Introduksjon. «Diskret» sinus/cosinus i 1D. Funksjonen sin(θ) INF april 2010 Fourier -- En annen vinkling på stoffet i kapittel 4

Sampling, kvantisering og lagring av lyd

Noen presiseringer mhp Diskret Fourier Transform. Relevant for oblig 1.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

8/24/2009. INF3470 Digital signalbehandling Introduksjon Sverre Holm

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

TMA Matlab Oppgavesett 2

( x+ π 2) Bakgrunn: Sinus og cosinus. Bakgrunn: Samplet sinus i 1D. Bakgrunn: Samplet sinus i 2D. Bakgrunn: Sinus i 2D. sin( x)=cos.

INF mars 2017 Fourier I -- En litt annen vinkling på stoffet i kapittel 4

Repetisjon: Spektrum for en sum av sinusoider

sin(2 ui/n) starter på 0 og repeteres u ganger per N samples. cos(2 ui/n) starter på 1 og repeteres u ganger per N samples

EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

MUS Metodologisk emne, kognitiv musikkvitenskap

Basisbilder - cosinus v Bildene

TMA Kræsjkurs i Matlab. Oppgavesett 2/3

INF mars 2017 Diskret Fouriertransform del II

UNIVERSITETET I OSLO

INF3470/4470 Digital signalbehandling. Introduksjon Sverre Holm

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Obligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Fourier-Transformasjoner

UNIVERSITETET I OSLO

UTVIDET TEST AV PROGRAM

Machinery Health Monitoring System

Dagens temaer. Definisjon av z-transformasjonen. Tema. Time 5: z-transformasjon og frekvens transformasjon. Fra forrige gang

UNIVERSITETET I OSLO

Eksempel 1. Frekvensene i DFT. Forelesning 13. mai På samme måte har vi at. I et eksempel fra forrige uke brukte vi sekvensen

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

Eksempel: Ideelt lavpassfilter

Kap 7: Digital it prosessering av analoge signaler

Fasit, Eksamen. INF3440/4440 Signalbehandling 9. desember c 0 + c 1z 1 + c 2z 2. G(z) = 1/d 0 + d 1z 1 + d 2z 2

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesening INF / Spektre - Fourier analyse

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

LØSNINGSFORSLAG TIL SIGNALBEHANDLING 1 JUNI 2010

Treleder kopling - Tredleder kopling fordeler lednings resistansen i spenningsdeleren slik at de til en vis grad kanselerer hverandre.

Forkunnskapskrav. Hva handler kurset om. Kontaktinformasjon. Kurset er beregnet på en student som kan

Det fysiske laget, del 2

FYS1210 Løsningsforslag. Eksamen V2015

Fourier-Transformasjoner

UNIVERSITETET I OSLO

Sampling ved Nyquist-raten

Utkast med løsningshint inkludert UNIVERSITETET I OSLO

303d Signalmodellering: Gated sinus a) Finn tidsfunksjonen y(t) b) Utfør en Laplace transformasjon og finn Y(s)

pdf

Analog. INF 1040 Sampling, kvantisering og lagring av lyd. Kontinuerlig. Digital

Wavelet P Sample number. Roots of the z transform. Wavelet P Amplitude Spectrum.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

01 Laplace og Z-transformasjon av en forsinket firkant puls.

Wiener filter of length 10 (performance 0.374) Pulse P Sample number. Wiener filter of length 10 (performance 0.

UNIVERSITETET I OSLO

MPEG-1 lag 1, 2 og lag 3

INF 1040 høsten 2008: Oppgavesett 9 Sampling og kvantisering av lyd (kapittel 11)

y(t) t

Muntlig eksamenstrening

Gitarstrengfrekvenser og Fourierspektra

MPEG-1 lag 1, 2 og lag 3

0.1 Morlet wavelets i FYS2130-notasjon (v )

6DPSOLQJ DY NRQWLQXHUOLJH VLJQDOHU

Lyd. Litt praktisk informasjon. Litt fysikk. Lyd som en funksjon av tid. Husk øretelefoner på øvelsestimene denne uken og en stund framover.

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6219 Digital signalbehandling

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning nr.6 IN 1080 Elektroniske systemer. Strøm, spenning og impedans i RC-kretser Anvendelser av RC-krester

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

INF3470/4470 Digital signalbehandling. Introduksjon

Programme Making and Special Events. Kvar er det plass til trådlause mikrofonar og videokamera?

UNIVERSITETET I OSLO

Kapittel 3. Basisbånd demodulering/deteksjon. Avsnitt

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

Transkript:

FFT Prosessering i frekvensdomenet Digital signalprosessering Øyvind Brandtsegg

Representasjonsmåter Tidsdomene: Amplityde over tid Frekvensdomene: Amplityde over frekvens

Hvorfor? Prosessering i frekvensdomenet gir utvidete muligheter Behandle hvert frekvensbånd separat Filter Pitch shift, frekvens shift Tidskompresjon eller strekk Morfing, kryssing Skille ut delkomponenter, f.eks. demixing

Fourier Transform (FT) Utgangspunkt: Enhver periodisk bølgeform kan uttrykkes som summen av en eller flere sinusbølger Ideelt sett kan et signal beskrives like presist og fullstendig i begge domener FT: Konvertere fra tidsdomene til frekvensdomene Tilbake: Inverse Fourier Transform FT antar at signalet er stabilt periodisk, og med uendelig varighet

DFT, FFT Discrete Fourier Transform (DFT) er for digitale signaler det FT er for analoge signaler Diskret = ikke kontinuerlig Fast Fourier Transform (FFT) er en optimalisert metode for å gjennomføre DFT DFT og FFT produserer identiske resultater

Short Time Fourier Transform For å analysere spektrale endringer over tid må signalet deles opp i segmenter For å myke opp overgangen fra ett segment til det neste, bruker vi en envelope på hvert segment for å fade inn og ut En slik envelope kalles i denne sammenhengen et vindu Segmenter overlappes slik at summen av segmentene er lik originalsignalet En FFT utføres på hvert vindu Analysen av hvert vindu antar at signalet har uendelig varighet (og er stabilt periodisk) Når vi sier at vi utfører en FFT av et audiosignal, betyr det normalt at vi utfører en rekke STFT på separate segmenter av signalet

Bins Fourier analyse gir et sett med "kanaler", også kalt "bins (beholder), en for hvert frekvensområde Antallet kanaler bestemmes av vindustørrelsen (N, dvs. antall samples i et vindu) laveste frekvens er 0Hz (dc) høyeste frekvens er sr/2 dvs. Nyquist vi har (N/2)+1 antall kanaler, altså N/2 separate frekvensområder (og en bin for 0Hz) Senterfrekvens for hver bin er lineært fordelt mellom 0Hz og Nyquist F.eks. ved sr = 44.1kHz og vindustørrelse 1024 0Hz, 43Hz, 86Hz, 129Hz, 172Hz (her avrundet til heltall)

Presisjon i tid eller frekvens Bedre oppløsning i frekvens, dvs mer presis frekvensanalyse: Krever lengre vindu, lengre segmenter Lengre segmenter gir dårligere oppløsning på tidsaksen, mindre presis angivelse av når de forskjellige frekvenser opptrer i lyden

Avvik innenfor hvert frekvensbånd En FFT kan tenkes som et sett båndpassfilter Hvis en frekvens i signalet faller eksakt på senterfrekvensen til et filter vil analysen være presis. Avvik fra senterfrekvens vil gi lavere amplityde lekkasje til nabofrekvenser Slik unøyaktigheter vil normalt ikke høres, dersom vi ikke manipulerer signalet i frekvensdomenet Dette er fordi den inverse FFT kalkulerer inn avvikene, og bruker de til å korrigere faktisk frekvens Dersom vi filtrerer kraftig i frekvensdomenet vil avvikene høres tydelig For eksempel lytte på en enkelt bin

Phase Vocoder Beslektet med STFT, men egner seg også for å analysere frekvensavvik innenfor hvert bånd. Analyser består av et sett med spor ( tracks ), hvor hvert spor følger en delkomponent i signalet Fordel: mer presis frekvensgjengivelse, og takler glissandi/vibrato bedre Bakdel: hvert spor kan kun inneholde 1 deltone/komponent

Oppsummering I frekvensdomenet er et signal representert med frekvens/amplityde i separate bins Ettersom Fourier analyse forutsetter at signalet ikke endres over tid, deler vi opp signalet i kortere segmenter (vinduer) for å fange endringer over tid. Antall separate bins i analysen avhenger av lengden på hvert vindu Antall bins bestemmer oppløsning på frekvensaksen, flere bins gir mer presis analyse av frekvensinnhold

Pvs opcodes i Csound Streaming Phase Vocoder Sanntids analyse, manipulering og resyntese Ny signaltype: f-signaler I tillegg til i- k- og a- signaler f-signaler kan genereres av f.eks. pvsanal, og resyntetiseres av f.eks. pvsynth f-signaler laget med forskjellige analyseparameter kan ikke blandes men kan brukes parallelt i samme instrument

Eksempler pvsfreeze: "frys" amplityde eller frekvens (separat) pvsblur: filtrering av endringer i amplityder og frekvenser pvsmooth: filtrering av endringer i amplityder eller frekvenser (separat) pvshift: legge til en fast verdi til alle frekvenser, frekvens shift pvscale: multiplisere frekvensverdier med faktor, dvs pitch shift pvscross: amplityder fra signal 1 og signal 2 mikses, og appliseres på frekvenser fra signal 2 pvsvoc: amplityder fra signal 1 appliseres på frekvenser fra signal 2 pvsfilter: amplityder fra signal 1 multipliseres med amplityder fra signal 2, frekvenser fra signal 2 pvsmix: bland de sterkeste (høyest amplityde) frekvenser fra 2 signaler pvsmorph: interpolere mellom frekvenser (og amplityder) fra 2 signaler