Spektrogrammin dynaaminen luominen, tallentaminen ja esittäminen pitkän aikavälin signaalitallenteesta
Björklund, Jake (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052010793
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052010793
Tiivistelmä
Opinnäytetyön perustana oli Combitech Oy:n toimeksianto, jossa Combitech SAGA -ohjelmistoon halutun ohjelmisto-ominaisuuden toteutusta tuli tutkia ja rakentaa siitä vähintään toimiva prototyyppi.
SAGA on ohjelmisto digitaalisten signaalien prosessointiin ja tallentamiseen. Sen nykyversiossa signaalista esitettiin graafisella kuvaajalla amplitudi ja sen rinnalle haluttiin vaihtoehtoisesti käyttöön otettava spektrogrammi, jossa on esitetty signaalin taajuuskomponenttien teho ajan funktiona. Ominaisuuden toiminnallisuuden kannalta oli olennaista, että se toimi SAGA:n rengaspuskureiden kanssa, mihin on voitu tallentaa useilta kuukausilta satoja gigatavuja signaalidataa. Täten spektrogrammin tuli skaalautua reaaliajassa muutamien sekuntien tarkasteluväliltä useiden kuukausien tarkasteluvälille.
Toteutus perustui spektrogrammikerroksiin, joiden peruskerroksessa signaalista erotettiin sen taajuuskomponentit tietyltä aikaväliltä käyttäen joko Diskreetin Fourier-muunnoksen reaaliversiota tai sen nopeata versiota riippuen siitä, koostuuko signaali reaali- vai kompleksiluvuista. Yhdistelemällä peruskerroksen spektrejä muodostettiin tarvittava määrä yhdistelmäkerroksia, joissa yksi spektri käsitti signaalin taajuuskomponentit aina yhtä kertaluokkaa alempaa kerrosta pitemmältä aikaväliltä. Yhdistelmäkerrosten todettiin skaalautuvan useiden kuukausien aikavälille moitteetta. Tilankäytön vuoksi peruskerroksen taajuus tuli rajata ja sen alapuolelta spektrogrammi luotiin dynaamisesti suoraan tiedostojärjestelmään tallennetusta signaalidatasta. Luotu spektrogrammi skaalattiin ja lähetettiin binääridatana graafiseen käyttöliittymään.
Graafisessa käyttöliittymässä spektrogrammin esittäminen toteutettiin luomalla piirtoikkuna, jonka läpi vieritetään kahta piirtokangasta. Molemmilla piirtokankailla on oma tilansa ja niitä edeltää kaksi eri välimuistikerrosta, millä minimoidaan tarvittavien operaatioiden lukumäärä.
Opinnäytetyössä rakennetun ohjelmisto-ominaisuuden katsotaan saavuttaneen sille asetetut tavoitteet ja sen tutkittavaksi otettujen osa-alueiden ratkaisuja pidetään teknisiltä perusteiltaan erinomaisina.
SAGA on ohjelmisto digitaalisten signaalien prosessointiin ja tallentamiseen. Sen nykyversiossa signaalista esitettiin graafisella kuvaajalla amplitudi ja sen rinnalle haluttiin vaihtoehtoisesti käyttöön otettava spektrogrammi, jossa on esitetty signaalin taajuuskomponenttien teho ajan funktiona. Ominaisuuden toiminnallisuuden kannalta oli olennaista, että se toimi SAGA:n rengaspuskureiden kanssa, mihin on voitu tallentaa useilta kuukausilta satoja gigatavuja signaalidataa. Täten spektrogrammin tuli skaalautua reaaliajassa muutamien sekuntien tarkasteluväliltä useiden kuukausien tarkasteluvälille.
Toteutus perustui spektrogrammikerroksiin, joiden peruskerroksessa signaalista erotettiin sen taajuuskomponentit tietyltä aikaväliltä käyttäen joko Diskreetin Fourier-muunnoksen reaaliversiota tai sen nopeata versiota riippuen siitä, koostuuko signaali reaali- vai kompleksiluvuista. Yhdistelemällä peruskerroksen spektrejä muodostettiin tarvittava määrä yhdistelmäkerroksia, joissa yksi spektri käsitti signaalin taajuuskomponentit aina yhtä kertaluokkaa alempaa kerrosta pitemmältä aikaväliltä. Yhdistelmäkerrosten todettiin skaalautuvan useiden kuukausien aikavälille moitteetta. Tilankäytön vuoksi peruskerroksen taajuus tuli rajata ja sen alapuolelta spektrogrammi luotiin dynaamisesti suoraan tiedostojärjestelmään tallennetusta signaalidatasta. Luotu spektrogrammi skaalattiin ja lähetettiin binääridatana graafiseen käyttöliittymään.
Graafisessa käyttöliittymässä spektrogrammin esittäminen toteutettiin luomalla piirtoikkuna, jonka läpi vieritetään kahta piirtokangasta. Molemmilla piirtokankailla on oma tilansa ja niitä edeltää kaksi eri välimuistikerrosta, millä minimoidaan tarvittavien operaatioiden lukumäärä.
Opinnäytetyössä rakennetun ohjelmisto-ominaisuuden katsotaan saavuttaneen sille asetetut tavoitteet ja sen tutkittavaksi otettujen osa-alueiden ratkaisuja pidetään teknisiltä perusteiltaan erinomaisina.