Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

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TuxPeter
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Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von TuxPeter » 11.12.2023 23:42:39

Hallo Debianfreunde,

trivial, aber wahr: Wenn man etwas messen will, braucht man einen Vergleichsmaßstab. Wenn es um Zeit geht, muss das irgendein möglichst genaues periodisches Signal sein. Dieses kann von planetarer Himmelsmechanik bis runter zu atomarer Quantenmechanik geliefert werden, auch Pendel, Unruh oder Quarz machen den Job. Die Vielfalt der "Zeitmesstechnik" ist nahezu unermesslich.

Ein bisschen schwieriger wird es, wenn man nicht nur einen einzelnen, isolierten Ablauf, sondern einen dynamischen, zeitlichen Verlauf erfassen möchte. Dann müssen viele Einzelmessungen protokolliert werden - Strichlisten, Messchreiber, Datenlogger usw. sind gefragt.

Nun haben wir in fast jedem Computer einen ziemlich genauen Datenlogger, Soundkarte genannt. Zusammen mit einem Soundeditor werden damit Daten im Takt der Samplefrequenz erfasst. Die Idee, das suzusagen hobbymäßig auszunutzen kam mir, als ich vor einiger Zeit eine Plattenspieler-Antrieb baute und optimierte. Es ist leicht, aus einem Motor die Drehzahl als Frequenz zu gewinnen. Man kann diese dann mittels Frequenzmesser – heutzutage auch in jedem besseren Digitalvoltmeter vorhanden – beobachten. Es ist aber ziemlich langweilig, gegebenenfalls stundenlang eine Frequenzdrift zu beobachten, und die Knack- und Wendepunkte bekommt man so auch nicht unbedingt mit. Besser ist es, das aufzuzeichnen, und dann kann man immer noch in Ruhe einen Frequenzzähler damit füttern

Noch besser: Per Programm auswerten. Nun gibt es ja einiges zur NF-Messung, z.B. Debianjaaa oder Debianaudmes, aber die beschäftigen sich hauptsächlich mit Frequenzgängen, Sprungantworten usw. Die Gleichlaufschwankungen, langsame oder schnellere Frequenzänderungen, Jitter usw. haben sie nicht im Programm. Diese Messungen bedeuten nichts anderes als Frequenzmessungen über die Periodendauer. (Die andere, die Zählmethode erfasst die Schwingungen pro Zeiteinheit, also den Kehrwert).

Dass das ziemlich einfach und mit überraschender Genauigkeit machbar ist, zeigt mein Programm.

Mein Video zu diesen "Niederfrequenten Spielereien" liegt, in minimales HTML verpackt, auf meiner HP.

https://jodre.de/df_adv_kal_12.12.23/index.html

Ab Minute 9 gibt es übrigens eine Quizzfrage. Mal sehen ob jemand die Antwort weiß.

Viel Spaß hat mir auch die Vermessung der Netzfrequenz gemacht (ab Minute 12). Das ist auch für Hifi-Freaks interessant, die netzsynchron angetriebene Plattenspieler oder Tonbandgeräte benutzen. In diesem Zusammenhang bringen folgende Seiten zur Netzfrequenz viele Infos:

https://www.netzfrequenzmessung.de/verlauf.htm
https://www.netzfrequenz.info/verlauf-3 ... net50hertz
https://gridradar.net/de/netzfrequenz

Schlussbemerkungen:
Wer ein bisschen mit Arduino und so rumbastelt, wird solche Messungen vermutlich eher mittels µP und ein bisschen Software mache, und die Soundkarte nicht dazu bemühen. Allerdings scheint es gar nicht so leicht zu sein, die Genauigkeit von Soundkarten mit solchen Mitteln zu übertreffen.

Die Qualität des Videos in Schnitt, Sound, Überblendungen usw. hat durchaus Potential nach oben. Ich bitte das zu entschuldigen und hoffe, dass es Euer Interesse nicht ausbremst.
Ich habe erstmals mit Openshot gearbeitet, und auch sonst nur sehr selten etwas mit Video gemacht.

Auch sind die gezeigten Messungen selber sind nur Beispiele. Meine "echten" Einsätze des Programms an Plattenspielern und Tonbandgeräten sind bedeutend langwieriger, und der Aufbau aufwendiger.

Auch die Software ließe sich verbessern, flexiblere Parameter, Laufzeitoptimierung usw. - mir hat es aber gereicht, dass sie korrekt funktioniert.

Nun denn, viel Spaß und vergesst die Antwort auf die Quizzfrage nicht! (Hinweis: Da hat technisch alles korrekt funktioniert)

TuxPeter

Und, achja, die Quelle, mit Debianfpc kompilierbar:

NoPaste-Eintrag42043

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von Livingston » 12.12.2023 13:42:59

Ein schönes, ausgefeiltes Projekt. Sowas sehe ich immer gerne. :THX:
Und dann auch noch in Pascal. Das erinnert mich an alte Uni-Zeiten. Haben wir gerne unter MS-DOS eingesetzt, wenn es um direkte Hardware-Verdrahtung ging.
Der Hauptunterschied zwischen etwas, was möglicherweise kaputtgehen könnte und etwas, was unmöglich kaputtgehen kann, besteht darin, dass sich bei allem, was unmöglich kaputtgehen kann, falls es doch kaputtgeht, normalerweise herausstellt, dass es unmöglich zerlegt oder repariert werden kann.
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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von Meillo » 12.12.2023 14:42:45

Danke fuer das Tuerchen. Mir gefaellt es in verschiedener Hinsicht:
TuxPeter hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
11.12.2023 23:42:39
Es ist aber ziemlich langweilig, gegebenenfalls stundenlang eine Frequenzdrift zu beobachten [...]
:mrgreen:

Auch im Video der Satz ``Ihr kennt alle diese Stroposkopraender von Plattenspielern'' ist klasse. User, die nach dem Jahr 2000 aufgewachsen sind, werden sich eher fragen was das mit dem Arm ueberhaupt fuer ein Geraet ist. :lol:

... aber gerade diese Formulierungen machen fuer mich dieses Tuerchen auch aus. ;-)

Inhaltlich habe ich einen Einblick in eine mir sonst eher fremde Welt bekommen. Teilweise konnte ich folgen, teilweise war es mir auch zu hoch.

Mir kommt es so vor wie wenn das so aehnlich ist wie bei meinen eigenen Themen: Es ist ja nicht so, dass man das Zeug bauen oder untersuchen muesste, aber es interessiert mich und dich einfach und es gibt so viel dabei zu entdecken und besser zu verstehen ... ob das Frequenzschwankungen bei unterschiedlichen Geraeten sind oder Unterschiede der Implementierungen eines alten Unix-Tools ueber die Zeit in unterschiedlichen Unix-Varianten, macht keinen so grossen Unterschied. ;-)

Schoen auch, dass du den Quellcode deines Programms mitlieferst. :THX:


Btw: Koenntest du den eingebetteten Player auf deiner Website etwas kleiner machen. Der sprengt meine Aufloesung. Ich muss immer scrollen wenn ich die Steuerleiste unten sehen oder ins Vollbild umschalten will.
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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von chrbr » 12.12.2023 15:04:01

Das ist ein toller Beitrag. Den Teil um die Frage muss ich mir nochmal genauer anschauen. Bei einem früheren Arbeitgeber habe ich auch mal Audio mit Hilfe vom PC analysiert. Dabei ging es grob gesagt um Verbesserungen von Radioempfang im Auto.

Dafür habe ich snack verwendet. https://www.speech.kth.se/snack/
Das hat eine hervorragende Einbindung in Tcl/Tk. Die meist genutzte Funktion war die Darstellung von Spektren über die Zeit in sogenannten "Wasserfall-Diagrammen". Zur Info: Bei Wasserfalldiagrammen hat man als eine Koordinate die Zeit und als andere Koordinate die Audiofrequenz. Für jeden Zeitpunkt wird über eine Fouriertransformation ermittelt, wie groß der Pegel innerhalb eines kleinen Frequenzfensters ist. Der Pegel wird als Farbe dargestellt. "Rot" ist üblicherweise ein hoher Pegel, "Dunkelblau" ein niedriger Pegel. Ein konstanter Sinus-Ton würde damit als gerade Linie erscheinen. Weisses Rauschen, bei dem alle Frequenzanteile gleich stark sind vielleicht als grüner Teppich.

Die Verarbeitung war damals nicht in Echtzeit, was aber auch nicht das Ziel war. Zur Beschleunigung habe ich damals kleine Erweiterungen in C geschrieben und dazu fftw verwendet. Damals wäre ich ohne das Buch "The Tcl Programming Language" nicht so weit gekommen. https://wiki.tcl-lang.org/page/BOOK+The ... g+Language Das Buch ist sehr empfehlenswert wenn man sich in Tcl/Tk einarbeiten will.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von TuxPeter » 12.12.2023 18:03:19

Vielen Dank für Eure freundliche Kritik!
Meillo hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 14:42:45
Koenntest du den eingebetteten Player auf deiner Website etwas kleiner machen.
Ich versuch es mal.
Zuerst hatte ich da folgendes stehen:

Code: Alles auswählen

<body>
 <video src="Niederfrequente_Spiele.mp4" controls>  Schade. Ihr Browser kann dieses Video nicht wiedergeben.  </video>
</body>
Da war mir das Video auch zu großformatig und ich habe es mit geringerer Auflösung erneut exportiert. Passte dann, zumindest auf meinem Schirm, war aber schon deutlich unschärfer.
Da kam mein Söhnchen daher, seines Zeichens IT-Anwendungsentwickler im 3. Lehrjahr, sah stirnrunzelnd, was sein Papa da hinstümperte, meinte, Auflösung verschenken, das ginge ja gar nicht, und das bisschen Bandbreite sei ja sowas von egal; und hackte folgenes hin:

Code: Alles auswählen

<body style="background-color: #000;">
    <video src="Niederfrequente_Spiele.mp4" controls style="max-width: 100dvw;
             max-height: 100dvh"> Schade. Ihr Browser kann dieses Video nicht wiedergeben.  </video>
</body>
Ich versuche jetzt mal, die max-height zu verringern, ein wenig blind herumtappend:

Code: Alles auswählen

<body style="background-color: #000;">
    <video src="Niederfrequente_Spiele.mp4" controls style="max-width: 100dvw;
                  max-height: 95dvh">  Schade. Ihr Browser kann dieses Video nicht wiedergeben. /video>
</body>
Was meine "Quizzfrage" betrifft, vielleicht ein kleiner ein Hinweis: Es wurde an diesen überraschend ausufernden Stellen "Stille" eingefügt. Und: ohne diesen "Fehler" würde höchstwahrscheinlich die Soundkarte, genauer gesagt der DA-Wandler ausflippen.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von TuxPeter » 12.12.2023 18:30:31

chrbr hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 15:04:01
Die meist genutzte Funktion war die Darstellung von Spektren über die Zeit in sogenannten "Wasserfall-Diagrammen". Zur Info: Bei Wasserfalldiagrammen hat man als eine Koordinate die Zeit und als andere Koordinate die Audiofrequenz.
So klar habe ich das Wasserfall-Diagramm noch nie erklärt bekommen. :D
Ja, wenn man das sehr trennscharf einstellen kann, dann sollte es genau die Information liefern, die meine Art der "Frequenzdemodulation" über die Periodendauer auch liefert. Audacity kann über die Ansicht "Spektogramm" der einzelnen Spuren auch so etwas, sogar in Echtzeit, aber natürlich nicht besonders trennscharf - ist für den Zweck einer Aufnhame-Kontrolle auch gar nicht nötig und sinnvoll. (Bei der Funktion "Spektrum zeichnen" finde ich es hingegen sehr brauchbar, sie ist vielseitig einstellbar und hat vor allem auch eine Export-Funktion.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von chrbr » 12.12.2023 18:46:19

TuxPeter hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 18:30:31
So klar habe ich das Wasserfall-Diagramm noch nie erklärt bekommen. :D
Ich denke, dir brauchte ich das nicht zu erklären. Das war eher für Interessierte gedacht, die sich damit noch nicht so befasst haben. Und wie so oft ist es etwas ausführlich geworden.
TuxPeter hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 18:03:19
Was meine "Quizzfrage" betrifft, vielleicht ein kleiner ein Hinweis: Es wurde an diesen überraschend ausufernden Stellen "Stille" eingefügt. Und: ohne diesen "Fehler" würde höchstwahrscheinlich die Soundkarte, genauer gesagt der DA-Wandler ausflippen.
Das Spektrum sieht ja teilweise auch wie weisses Rauschen aus. Was genau ist denn die Quelle? Ich hätte gedacht, das wäre dein Pfeifen. Da wäre ja kein D/A Wandler nötig, sondern nur der A/D Wandler der Soundkarte. In dem Umfeld kenne ich nur, dass ein Eingangssignal mal ignoriert wird, um Gleichspannungsanteile zu entfernen (DC Offset...). Das war aber nie über eine Sekunde und nach Möglichkeit auch dann, wenn das Signal gerade nicht interessiert.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von Meillo » 12.12.2023 19:26:22

TuxPeter hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 18:03:19
Meillo hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 14:42:45
Koenntest du den eingebetteten Player auf deiner Website etwas kleiner machen.
Da kam mein Söhnchen daher, seines Zeichens IT-Anwendungsentwickler im 3. Lehrjahr, sah stirnrunzelnd, was sein Papa da hinstümperte, meinte, Auflösung verschenken, das ginge ja gar nicht, und das bisschen Bandbreite sei ja sowas von egal; und hackte folgenes hin:

Code: Alles auswählen

<body style="background-color: #000;">
    <video src="Niederfrequente_Spiele.mp4" controls style="max-width: 100dvw;
             max-height: 100dvh"> Schade. Ihr Browser kann dieses Video nicht wiedergeben.  </video>
</body>
Sieht so aus wie wenn dein Söhnchen davon eine Ahnung haette -- mehr als wir beide. :-D Wobei mein etwas aelterer Browser die Einheiten `dvw' und `dvh' nicht zu kennen scheint. (Dass die Webentwickler auch immer so neues Zeug nutzen muessen. :roll: ) Nachdem ich sie im Inspector im Firefox auf eine `px'-Angabe geaendert habe, ist das Ergebnis wie gewuenscht. So habe ich mir, auf Basis deiner Aenderung, dann selber helfen koennen. Danke.
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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von dasebastian » 12.12.2023 19:34:03

Der Homepage-Baukasten ist übrigens gut gelungen!

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von Livingston » 13.12.2023 05:43:30

Meillo hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
12.12.2023 19:26:22
Sieht so aus wie wenn dein Söhnchen davon eine Ahnung haette -- mehr als wir beide. :-D Wobei mein etwas aelterer Browser die Einheiten `dvw' und `dvh' nicht zu kennen scheint.
Früher brauchten wir sowat nich, da hatten wir px und gut war. Warn wir froh, wenn der Monitor 1024x768 konnte. Auf'm Server drauf geachtet, dat da 4:3-Bild rauskam, fertig!
Der Hauptunterschied zwischen etwas, was möglicherweise kaputtgehen könnte und etwas, was unmöglich kaputtgehen kann, besteht darin, dass sich bei allem, was unmöglich kaputtgehen kann, falls es doch kaputtgeht, normalerweise herausstellt, dass es unmöglich zerlegt oder repariert werden kann.
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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von MSfree » 13.12.2023 09:47:58

Livingston hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
13.12.2023 05:43:30
Warn wir froh, wenn der Monitor 1024x768 konnte.
Nenn mich verwöhnt, aber schon 1990 konnten die Silicon Graphics Kisten im Büro 1280x1024 und mein privater PC konnte 1992 unter Unix mit XFree86 und einer ET4000 immerhin 1176x882.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von Meillo » 13.12.2023 12:38:25

Darum gab's nicht nur Pixel- sondern auch Prozent-Angaben. Was ist der Unterschied zwischen `100dvw' und `100%'?
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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von TuxPeter » 13.12.2023 13:49:13

Das ist ein schreckliches klebriges Kaugummi, dieses html. Dass ich diesen "Homepage-Bastelkasten" gebastelt habe, ist jetzt bestimmt alles --- äh --- wenn nicht noch viel länger her.

Habe jetzt mal rumprobiert und stelle fest: wenn ich heute nicht muss, dann lass ich's. Als ich es mal musste, hatte ich einen Kurs Kaufleute ins Internet einzuführen, viel zu viele Stunden um einmal Suchmaschine, Links und Browserbedienung zu erklären. Da hab ich mir diese Domain (weil der Arbeitgeber nix dergleichen bereitstellen konnte/wollte) besorgt sowie eine CD mit "selfhtml" und wir haben alle Homepages gebastelt. Mit ganz viel bunt, Laufschriften und animierten Bildchen. </story>

Übrigens: Pascal dagegen ist Pumpernickel. C vermutlich Roggensauerteigbrot. Cobol gebackene Weißbrotpampe mit Ahornsirup.

Momentan sieht es in meinem lokalen Testbereich so aus:

Code: Alles auswählen

<body style="background-color: #000;">
    <video src="Niederfrequente_Spiele.mp4" controls style=" max-height: 95vh">
                Schade. Ihr Browser kann dieses Video nicht wiedergeben.  </video>
</body>
Da fehlt aber immer irgendwas. Warum es mit einer %-Angabe nicht geht - keine Ahnung. Kann diese Quizzfrage nicht beantworten. Die Breite kann man weglassen, weil es sowieso schmaler als die meisten Bildschirme ist. Warum max-height: 100 größer ist als 100? Damit die Web-Designer Arbeit bekommen? ?

Zu meiner Quizzfrage: Ich warte noch mal ein Weilchen, bis ich die Frage nach den unvermuteten, heftigen Signalen aus der "Stille" beantworte.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von chrbr » 13.12.2023 15:09:53

TuxPeter hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
13.12.2023 13:49:13
Zu meiner Quizzfrage: Ich warte noch mal ein Weilchen, bis ich die Frage nach den unvermuteten, heftigen Signalen aus der "Stille" beantworte.
Wie ist den die Quelle? Wenn sie wirklich Stille über eine Sekunde ausgibt, dann entspricht das Spektrum dem von weissem Rauschen. Die Amplitude vom Audiosignal wird ja nicht ausgewertet, sondern nur Abstände zwischen Nulldurchgängen. Damit erscheint ein winziges Signal auf die gleiche Art und Weise wie ein Signal mit Vollaussteuerung.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von TuxPeter » 13.12.2023 15:42:35

Wunderbar, das ist die Lösung.

Zwecks "Dithering" fügt Audacity offensichtlich ein Rauschen hinzu. Normalerweise soll das Digitalisierungs-Artefakte maskieren, die sonst durch die Wechselwirkungen irgendwelcher Töne mit der Sample-Frequenz entstehen und eventuell hörbar werden könnten. Es "wackelt" zwar nur das letzte (lsb-)bit, aber dies wird von meinem Programm natürlich in der Frequenz erkannt. Bei einer Null-Amplitutude wäre es in dieser Funktion nicht nötig, weil es ja nichts zu überdecken gibt, allerdings könnten DA-Wandler aus dem Takt kommen, wenn ihnen längere Zeit jeglicher Input für die Synchronisierung fehlt.

Bei der 2er-Version von audacity konnte man einfach die "Stille" sehr heftig verstärken, was ja nichts anderes ist als eine Multiplikation der Sample-Werte, und sah dann auch in der Wellendarstellung dieses Rauschen. Die aktuelle 3-er Version verweigert das Verstärken von "Stille". (Da wird der Anwender mal wieder an die Hand genommen und und wohin gezerrt, wo er vielleicht gar nicht hin will.) Man kann das aber austricksen, indem man ein Stück mit einem sehr niedrigen Pegel zusammen mit der "Stille" markiert und dann das Ganze entsprechend verstärkt.

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Re: Adventskalender 12. Dezember 2023 - Niederfrequente Spiele

Beitrag von chrbr » 13.12.2023 16:58:43

Hallo TuxPeter,
vielen Dank für die Erklärung! Damit hätte ich nie gerechnet. Bei meinen bisherigen Projekten war auch praktisch nie Stille, deshalb bin ich damit praktisch nie in Berührung gekommen.

Nochmal ein herzliches Dankeschön für dieses hervorragende Türchen,
Christoph

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