Yüksek çözünürlüklü, gerçek zamanlı ses spektrum analizörü

Bir FFT spektrum analizörünün birbirinden bağımsız iki frekans ekseni ve bunlara ek olarak zamanda üçüncü bir ekseni vardır. Bunlar kolayca birbirine karıştırılır ve farklı işler görürler.

Frekans çözünürlüğü (kutu genişliği), analizörün birbirine yakın iki frekansı ne kadar ince ayırt edebildiğidir. Örnekleme hızının FFT boyutuna bölümüne eşittir. Kutu sayısının asıl işe yaradığı eksen budur: Aynı örnekleme hızında daha fazla kutu daha dar bir kutu demektir ve bu da aksi halde tek bir tepede birleşecek kısmi tonları ayırır. Kutu sayısı tek başına çözünürlük değildir. Çözünürlük her zaman örnekleme hızına da bağlıdır.

Frekans aralığı (ölçülebilir en yüksek frekans), analizörün gösterebildiği en yüksek frekanstır. Bu, Nyquist sınırıdır, yani örnekleme hızının yarısı. Bunu yalnızca örnekleme hızı belirler; kutu sayısının bununla hiçbir ilgisi yoktur. Pratikte bu aralığı, genellikle asıl sınırı oluşturan mikrofon yeniden daraltır (aşağıya bakın).

Zaman çözünürlüğü üçüncü eksendir: spektrumun ne sıklıkla güncellendiği ve FFT’nin ne uzunlukta bir analiz penceresine baktığı. Frekans çözünürlüğü ile zaman çözünürlüğü birbirinin karşılığında değiş tokuş edilir (daha dar kutular daha uzun bir zaman penceresi gerektirir); bu nedenle VoceVista ikisini de bağımsız denetimler olarak sunar ve göreve uygun dengeyi siz seçersiniz.

Özetle: Kutu sayısı ile örnekleme hızı çözünürlüğü belirler, aralığı ise yalnızca örnekleme hızı belirler; analiz penceresi de bu çözünürlüğün zamana karşı nasıl kullanılacağını belirler. Pro sürümünün yaklaşık bir milyon kutuluk maksimumunda, yaygın örnekleme hızlarında çözünürlük ve aralık şöyle olur:

Örnekleme hızını 44,1 kHz’te (vokal analizi ve CD kalitesinde ses için yaygın hız) sabit tutarak, kullanılabilen her FFT boyutundaki kutu genişliği aşağıdadır. 8.192 noktaya (8 kpts, 2¹³) kadar olan boyutlar tüm sürümlerde kullanılabilir; 16.384 noktadan (16 kpts, 2¹⁴) 1.048.576 noktaya (1 Mpts, 2²⁰) kadar olan boyutlar ise Pro sürümünü gerektirir.

Aralık üzerine bir not. Gerçek dünyadaki üst sınırı analizör değil, mikrofon belirler. Sıradan mikrofonlar 20 kHz civarında zayıflar; bu da 44,1 veya 48 kHz örnekleme hızıyla rahatça kapsanır. Profesyonel ölçüm mikrofonları kabaca 30 veya 50 kHz’e kadar uzanır. Bunun ötesindeki her şey laboratuvar sınıfı cihazlar ya da ultrasonik dönüştürücüler gerektirir. Dolayısıyla yazılım uygun ses arabiriminde 192 kHz’te sorunsuz çalışsa da genellikle ilk karşılaştığınız sınır mikrofondur. Farklı fiyat aralıklarındaki somut öneriler için mikrofon önerilerimize bakın.

Çözünürlük üzerine bir not. Kıyaslamak gerekirse, şarkı analizinin varsayılan ayarı 44,1 kHz’te 8.192 noktadır (8 kpts, 2¹³); bu aynı zamanda VoceVista Basic ve VoceVista Video’daki maksimumdur. Bu, kutu başına yaklaşık 5,4 Hz verir; harmoniklerin birbirinden 100 Hz veya daha fazla aralıklı olduğu ses pedagojisi için fazlasıyla yeterlidir, ama çanakların ve gongların pes bölgedeki birbirine yakın inharmonik kısmi tonlarını ayırmaya yetmez. Aynı örnekleme hızında Pro sürümünün 1.048.576 noktası (1 Mpts, 2²⁰) kutu başına yaklaşık 0,042 Hz verir: 128 kat daha ince.

Dinamik aralık, yani analizörün ayırt edebildiği en güçlü ve en zayıf sinyaller arasındaki fark, ses zinciri boyunca üst üste binen birkaç boyuta sahiptir. VoceVista dahili olarak 32 bit kayan noktaya kadar kayıt yapar; bu, kayıt aşamasının kendisinin pratikte hiçbir sınır getirmeyeceği kadar geniştir. İçe aktarılan FLAC dosyaları 24 bit ve 32 bit olarak desteklenir (nominal olarak 144 dB ve ötesi). Analiz tarafında FFT’nin kendisi, pencere fonksiyonunun yan lob zayıflatmasıyla belirlenen, pratikte yaklaşık 100 dB’lik kullanılabilir bir dinamik aralığa sahiptir. Teknik özellikler tablosunda listelenen 12 seçilebilir pencere, bu dinamik aralığı ana lob genişliğine karşı değiş tokuş eder. Canlı sinyallerde sınıra genellikle bunların hiçbirine gelmeden çok önce ulaşılır: İyi bir ses arabirimi 100 ile 120 dB dinamik aralık sağlar, mikrofon ve oda gürültüsü de bunun üzerine tipik olarak 20 dB daha götürür. Dolayısıyla gördüğünüz toplam dinamik aralık bu aşamaların en küçüğüdür ve pratikte tavanı analizör değil, donanım belirler.