Спектральный анализ 44kHz stereo на STM32Fxxx..., Возможность и современный опыт сообщества? Опции

[KnightIgor]

Привет всем.

Первичный поиск по форуму дал мне не много результатов. Тема немного затрагивалась в 2013.

Вопросы:
- делал ли кто сабж,
- какой минимально возможный STM32F мог бы потянуть задачу спектрального анализа музыки 44kHz 16 бит стерео на предмет определения гармонии (скорее - доминирующего тона в каждый момент времени в медленных композициях); данные идут по I2S.

Спасибо за внимание.

[_pv]

fft у кортексов очень грубо говоря - 100 тактов на отсчёт у M4, раза в два больше у М3.
отдельные ноты неплохо бы различать, то есть корень 12й степени из 2 = 5%, от, пусть будет 200Гц. то есть 10 Гц разрешения по частоте хотя бы иметь надо, то есть ~100мс и соответственно FFT на 4k точек, даёт 4e3 * 100 / 0.1 = аж 4МГц тактовой частоты. => STM32 абсолютно любой, даже M0, у которого на FFT десять раз больше времени уйдёт, если ему данные малость проредить (зачем ему 44кГц для определения частоты в районе 1кГц) то и F0 вполне справится.

ну и если надо просто некую "среднюю" частоту сигнала найти, то отношение среднеквадратичного значения производной к среднеквадратичному значению сигнала можно хоть на калькуляторе руками успеть посчитать

[KnightIgor]

Отдельные ноты неплохо бы различать, то есть корень 12й степени из 2 = 5%, от, пусть будет 200Гц. то есть 10 Гц разрешения по частоте хотя бы иметь надо

Тут я задумался и засомневался, подходит ли FFT для анализа именно гармонии по той самой причине, что музыкальный тональный ряд нелинеен и есть степенная функция, то есть тот самый корень 12-й степени из 2 на полутон, спасибо Баху за темперирование. Может замутить, скажем, 12*N отдельных цифровых фильтра, где N - количество перекрываемых октав? Думаю, трех - малой, первой и второй, - будет достаточно. Это получается от 131Hz "до" малой до 1047Hz "си" второй. Какова оценка необходимой производительности будет?

Спасибо заранее.

Спектроанализатор, блютус, USB, I2S на одном камне в риалтайме? Не верю (с). Как пример - SDR радио на кортексах (любительское). Конечно без особой оптимализации, но в эпоху STM32F4 пришлось использовать два процессора с межпроцессорным взаимодействием. И только с появлением STM32F7 все "утопталось" в один камень.

Не все так страшно. Во-первых, BT - отдельный модуль с I2S выходом. CPU лишь настраивает его по UART. Во-вторых, спектроанализатор с I2S как вход CPU и USB с I2S как выходом - альтернативно-работающие объекты.

[_pv]

Может замутить, скажем, 12*N отдельных цифровых фильтра, где N - количество перекрываемых октав? Думаю, трех - малой, первой и второй, - будет достаточно. Это получается от 131Hz "до" малой до 1047Hz "си" второй. Какова оценка необходимой производительности будет?

Герцелю надо лишь умножение и сложение на отсчёт, но в результате 5-10 тактов на отсчёт набежит, соответственно если надо посчитать спектр на отдельных 10-20 частотах, то Герцель будет быстрее, плюс сетка частот произвольная, но если больше 20, то ФФТ хоть и для всего спектра будет быстрее.

[KnightIgor]

Герцелю надо лишь умножение и сложение на отсчёт, но в результате 5-10 тактов на отсчёт набежит, соответственно если надо посчитать спектр на отдельных 10-20 частотах, то Герцель будет быстрее, плюс сетка частот произвольная, но если больше 20, то ФФТ хоть и для всего спектра будет быстрее.

Я так понимаю, что для случая 36 частот FFT будет быстрее, но вопрос остается, как "попасть" на нотный стан отсчетами FFT: шаг между частотами растет от 8Hz внизу малой октавы быстро до 55Hz в конце второй. Если взять шаг те же 8Hz, то получим (1047-131)/8=115 бинов частот, или 230 FFT точек. Так? Для анализа наличия нот надо будет просто выбрать подходящие близкие бины из результата?

[_pv]

Я так понимаю, что для случая 36 частот FFT будет быстрее, но вопрос остается, как "попасть" на нотный стан отсчетами FFT: шаг между частотами растет от 8Hz внизу малой октавы быстро до 55Hz в конце второй.

ну будет немного быстрее, но там по быстродействию всё равно запас вроде есть.
я бы попробовал Гёрцеля для начала, если не хватит скорости, тогда уже можно будет думать как ускорить.

Если взять шаг те же 8Hz, то получим (1047-131)/8=115 бинов частот, или 230 FFT точек. Так?

Нет, 230 точек на 44кГц дадут разрешение по частоте 190Гц.

Для анализа наличия нот надо будет просто выбрать подходящие близкие бины из результата?

полученный спектр можно тоже интерполировать и брать значение на нужной частоте. хотя и интерполяция "ближайшим соседом" возможно тоже подойдёт.