Определение периода сигнала, нужен простой алгоритм Опции

[ataradov]

На картинке приведено несколько периодов колебания басовой струны гитары. Красным отмечен ожидаемый период. Необходимо определить частоту колебаний, но прямой подсчет дает в 2 раза завышенный результат, так как там полно гармоник, но на глаз период хоршо заметен. При этом амплитуда "внутреннего" колебания изменяется от полного пропадания, до равной и даже большей, чем "основного" колебания.

Нужен способ определить период, при этом сложные вычисления (типа FFT) не желательны, так как должно работать все на 8-бит микроконтроллере.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Microwatt]

На картинке приведено несколько периодов колебания басовой струны гитары. Красным отмечен ожидаемый период. Необходимо определить частоту колебаний, но прямой подсчет дает в 2 раза завышенный результат, так как там полно гармоник, но на глаз период хоршо заметен. При этом амплитуда "внутреннего" колебания изменяется от полного пропадания, до равной и даже большей, чем "основного" колебания.

Нужен способ определить период,

Странная проблема.... "Ожидаемый период"- скорее всего, "неожиданный", это попытка измерить вторую субгармонику.
Из теории колебаний период однозначно связан с основонй частотой колебаний. Никакие гармоники не могут изменить его, могут изменить только форму колебаний, но не период. Т.е тембр струны может быть разным, но не основонй тон, частота.
Посему, нужно считать время меж пересечениями сигналом нуля, это даст полупериод. Время между фронтами или спадами даст период. Сигнал перед оцифровкой нужно пропустить через нуль-компаратор (усилитель с большим коэффициентом усиления).
"Ля" первой октавы должно давать 440гц.

[ataradov]

Странная проблема.... "Ожидаемый период"- скорее всего, "неожиданный", это попытка измерить вторую субгармонику.

Красным изображен период соответствующей частоте 82 Гц, 6 струна гитары. Синим - реальное колебание этой струны. Есть моменты, когда реальное колебание почти синус, но большую часть времени по нему бегут такие "волны". Програмные тюнеры схватываются за моменты чистой синусоиды, но они длятся долю секунды.

Из теории колебаний период однозначно связан с основонй частотой колебаний. Никакие гармоники не могут изменить его, могут изменить только форму колебаний, но не период. Т.е тембр струны может быть разным, но не основонй тон, частота.

Именно так. Форма колебаний изменяется настолько, что в определенные моменты времени пересечений сигнала с 0 становится больше, но период сигнала не изменился и это видно из картинки. Такого искажения формы достаточно, чтобы простой метод подсчета длительности сигнала между пересечениями нуля давал сбои.

Посему, нужно считать время меж пересечениями сигналом нуля, это даст полупериод. Время между фронтами или спадами даст период. Сигнал перед оцифровкой нужно пропустить через нуль-компаратор (усилитель с большим коэффициентом усиления).
"Ля" первой октавы должно давать 440гц.

Это все в теории (ну и на практике для более высокочастотных струн), но не работает для басовых струн, у них очень богатый спектр.

В настоящее время уже очень странное требование.

В конечном итоге важны цена и потребление. Если по цене действительно можно найти альтернативы, то по потреблению уже сложнее (ну если не пускать АРМ на 16 МГц, конечно).

Кроме применение мощного процессор противоречит самой идее простого гитарного тюнера.

[Oldring]

В конечном итоге важны цена и потребление. Если по цене действительно можно найти альтернативы, то по потреблению уже сложнее (ну если не пускать АРМ на 16 МГц, конечно).

Кроме применение мощного процессор противоречит самой идее простого гитарного тюнера.

У вас действительно миллионные тиражи, чтобы бороться за плюс-минус доллар цены?
Задача явно для 16-битного DSP. По потреблению скорее всего DSP окажется эффективнее 8-битника - потребуется меньше команд для реализации одинакового алгоритма. Тем более, если он будет спать, когда не нужен.

[ataradov]

У вас действительно миллионные тиражи, чтобы бороться за плюс-минус доллар цены?

Нет, у меня вообще нет планов по выпуску его. Возможно DSP будет и лучше. Можно убрать из вопроса требование к ресурсам.

FFT напрямую все-равно не подходит из-за недостаточного разрешения и неоднозначности результатов. Необходимо разрешение в единицы герц, желательно в десятые доли (это то, что заявляют китайцы в железках, но насколько им можно верить не мне судить). В спектре ложные составляющие иногда превышают по амплитуде правильные.

-----------
Прицепил wav-файл с записью звука всех струн, если кому интересно поэкспериментировать.
В матлабе можно сделать data = wavread('guitar2.wav'); и он весь ваш

Сообщение отредактировал Taradov Alexander - Aug 23 2010, 15:31

Прикрепленные файлы

 guitar2.wav.zip ( 890.05 килобайт ) Кол-во скачиваний: 63