Verarbeitungsalgorithmen in FUNKTIONSGENERATOR+ SWEEPGENERATOR

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1 Verarbeitungsalgorithmen in Computermusik und Akustik UE IEM Institut für Elektronische Musik FUNKTIONSGENERATOR+ SWEEPGENERATOR Betreuer: Piotr Majdak Martin Schörkmaier , F750 Projekt

2 Abstract: This project consists of two parts. Part one called generator creates various test signals (sine, cosine, triangle, square, pulse). Part two called sweep is a cosine sweep generator. Frequencies, samplefrequency, amplitude and length of the signals are user definable in both cases. Kurzbeschreibung: Dieses Projekt besteht aus zwei Teilen. Teil eins generator kreiert verschiedene Testsignale (Sinus, Cosinus, Dreieck, Rechteck, Impulsfolge). Teil zwei sweep ist ein Cosinus- Sweep Genenerator. Die Frequenzen, Samplefrequenz,Amplitude und Länge der Signale sind durch den Benutzer veränderbar. Beschreibung Teil1: Signalgenerator Onlinehilfe: function y = generator(type,freq,duration,amplitude,fc) generator(type,freq,duration,amplitude,fc) Signal Generator for common Test Signal Types type: Specifies the type of the signal 1: Sine 2: Cosine 3: Square 4: Triangular 5: Pulse Default: Sine freq: Sets the frequency of the signal from 1 to fc/2 in Hz Default: 1000 Hz duration: Sets the duration of the signal in seconds Default: 1s amplitude: Sets the amplitude of the generated signal from [0] to [1] Default: 1 fc: Sets the samplefrequency of the generated test signal in Hz Default: 96000Hz

3 Aufruf und Optionen des Programms: Mit generator; wird die Prozedur aufgerufen. Das fertige Signal wird sowohl als Plot als auch als Soundfile an der Soundkarte ausgegeben, sowie im Vektor y (function y = generator ( )). Mit dem Strichpunkt am Ende des Aufrufs unterdrückt man wie üblich die Ausgabe von y am Bildschirm. Alle Eingabeparameter sind optional, zu beachten ist aber die genaue Reihenfolge der Parameter, wie in der Hilfe angegeben. Werden keine zusätzlichen Angaben gemacht, wird ein 1kHz Sinus mit einer Dauer von einer Sekunde und einer Amplitude von 1 bei 96kHz Samplingrate ausgegeben. Vorsicht geboten ist bei der Wahl der Samplefrequenz. Bei Sinus und Cosinussignalen ist ihre Wahl noch relativ unkritisch, sollte aber, sofern man nicht beabsichtigt Spiegelfrequenzen an der halben Abtastrate zu generieren und zur Vermeidung von Schwebungen, falschen Frequenzen etc., mindestens das Dreifache der gewählten Signalfrequenz betragen. Bei den anderen Wellenformen ist sie aufgrund der Harmonischen über der Grundfrequenz um ein Vielfaches höher zu wählen, um zumindest unhörbare Artefakte zu erhalten. Ein Anti Aliasing Tiefpassfilter ist nämlich nicht vorgesehen, um die Signalform nicht zu verfälschen. Das Programm selbst ist recht einfach aufgebaut und bedient sich der Matlabstandardfunktionen sin, cos, square und sawtooth um die entsprechende Signalform zu generieren. Die Zeitkonstante t und der Phasenwinkel phi ergeben sich aus der Signalfrequenz, der Samplefrequenz sowie der Dauer des Signals. omega1 = freq*2*pi; deltat=1/fc; t=0:deltat:duration; vector t depending on the duration of the signal and the samplefrequency phi=omega1*t; angel depending on t and omega1

4 Beispiele für verschiedene Wellenformen: Abb1: Sinus generator(1,50,0.1,1); Abb2: Cosinus generator(2,50,0.1,1);

5 Abb3: Rechteck generator(3,50,0.1,1); Abb4: Dreieck generator(4,50,0.1,1);

6 Abb5: Impulsfolge generator(5,50,0.1,1);

7 Beschreibung Teil2: Cosinussweep Generator Onlinehilfe: function y = sweep(freq1,freq2,duration,amplitude,fc,linorlog) sweep(freq1,freq2,duration,amplitude,fc,linorlog) Cosine Sweep Signal Generator freq1: Sets the start frequency of the signal from 1 to fs/2 in Hz Default: 20 Hz freq2: Sets the end frequency of the signal from 1 to fs/2 in Hz Default: Hz duration: Sets the duration of the signal in seconds Default: 1s amplitude: Sets the amplitude of the generated signal from [0] to [1] Default: 1 fc: Sets the samplefrequency of the generated test signal in Hz Default: Hz linorlog: sets the type of the sweepprocess 1: linear 2: logarithmic Default: linear Aufruf und Optionen des Programms: Mit sweep; wird die Prozedur aufgerufen. Das fertige Signal wird sowohl als Plot als auch als Soundfile an der Soundkarte ausgegeben, sowie im Vektor y (function y= sweep( )). Mit dem Strichpunkt am Ende des Aufrufs unterdrückt man die Ausgabe von y am Bildschirm. Alle Eingabeparameter sind optional, zu beachten ist wieder die genaue Reihenfolge der Parameter. Werden keine zusätzlichen Angaben gemacht, wird ein linearer Sweep von 20Hz bis 20kHz mit einer Dauer von 1sec, einer Amplitude von 1 und einer Samplerate von 96kHz erzeugt.

8 Auch hier gilt die Regel, die Samplerate 3-mal so hoch wie die höchste vorkommende Signalfrequenz zu wählen. Wird sie niedriger gewählt, kann man beobachten, dass zum Beispiel ein steigender Frequenzsweep ab der halben Abtastrate wieder in der Frequenz fällt, da er an fc/2 gespiegelt wird. Bei Verwendung des logarithmischen Frequenzverlaufes (bei niedrigen Frequenzen ist der Frequenzanstieg geringer als bei hohen) ist zu beachten, dass freq2 größer sein muss als freq1, da der Algorithmus sonst nicht funktioniert. Unterschied linear- logarithmisch: Abb6.: Linearer Frequenzsweep sweep(50,300,1,1,96000,1);

9 Abb7.: Logarithmischer Frequenzsweep sweep(50,300,1,1,96000,2);