DSP 101
M6 · تجربة
تجربة عملية
اقرأ ما تكلّفه النافذة وما تشتريه

قِس مقاييس أداء نافذةٍ في محلّل طيف في المِنصّة التفاعلية، وتوقَّع — قبل أن تقرأ من الشاشة — coherent gain الذي يُقيِّس السعة، وعرض النطاق الضوضائي المكافئ (ENBW) بالخانات، والفصّ الجانبي الأعلى (sidelobe) الذي يحدّد المدى الديناميكي، والتصحيح الذي يستعيد السعة الحقيقية.

الكسب المتماسك وعرض النطاق الضوضائي المكافئ
\mathrm{CG} = \frac{1}{N}\sum_{n=0}^{N-1} w[n], \qquad \mathrm{ENBW} = \frac{N\sum_{n} w^2[n]}{\left(\sum_{n} w[n]\right)^2}

كل نافذةٍ مساومة، والمحلّل يطبع المساومة أرقامًا. يُقيِّس التدرّج سعة النغمة بمقدار coherent gain الخاص به — فعليك أن تقسم عليه لاستعادتها. ويوسّع الضجيج الذي يُدخِله إلى عرض نطاقه الضوضائي المكافئ (ENBW) مقيسًا بالخانات. ويخفض الفصّ الجانبي الأعلى (sidelobe) — فيشتري مدًى ديناميكيًا يكشف النغمات الضعيفة بجوار القوية — لكن فقط بتوسيع الفصّ الرئيسي، فتتشوّش النغمات المتقاربة. وهذا الزوج الأخير هو اللعبة كلّها: الفصّ الرئيسي الأضيق يفصل النغمات المتقاربة، والفصوص الجانبية الأخفض تكشف الضعيفة، ولا نافذةَ تربح الاثنين. وقراءة CG وENBW والفصّ الجانبي من محلّلٍ حقيقي هي كيف تختار نافذةً عن قصد.

1 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
جهّز التجربة
نافذة واحدة

افتح المِنصّة. تفتح على هذه الحالة بالضبط — نافذة Hann على نغمةٍ كاملة السعة عند bin 10، f_s = 8000 Hz — فزرّ «إعادة الضبط» يعيدك إلى هنا أيضًا. تُسمّي كل خطوة المؤشّر الوحيد الذي تُغيّره؛ واترك ما عداه كما هو.

اضبط هذه القيم
Window -> Hann f_s -> 8000 Hz Tone -> bin 10, A = 1.0 Quantization -> 6-bit (change Window in Steps 1-3, Amplitude in Step 4)

راقب قراءة coherent gain، وقراءة ENBW، ولوحة استجابة النافذة، وقراءة سعة القمّة — كل رقم تتوقّعه مطبوع هناك.

2 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
الخطوة 1 من 4
الكسب المتماسك

أبقِ نافذة Hann الافتراضية. يُقيِّس التدرّج سعة نغمةٍ عند مركز الخانة بمقدار الكسب المتماسك CG = (1/N)·Σw[n] — أي متوسّط عيّنات النافذة نفسها. توقَّع كسب Hann المتماسك، ثم اقرأ قراءة coherent gain.

المتوقّع

كسب Hann المتماسك هو CG = 0.5 — تحفظ النافذة نصف السعة التي تحفظها النافذة المستطيلة (CG = 1.0) فقط، لأنّ تدرّجها يُنزِل طرفَي السجلّ إلى الصفر.

3 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
الخطوة 2 من 4
عرض النطاق الضوضائي المكافئ

ما زالت Hann. عرض النطاق الضوضائي المكافئ ENBW = N·Σw²[n] / (Σw[n])² هو كم خانةً من الضجيج الأبيض تسمح النافذة بمرورها. توقَّع ENBW نافذة Hann بالخانات، ثم اقرأ قراءة ENBW.

المتوقّع

ENBW نافذة Hann هو 1.5 bins — أي عرض نطاقٍ ضوضائي أكبر بنسبة 50% من نافذة المستطيل عند 1.0 bin. وهذا الضجيج الزائد هو ثمن التدرّج: يقع القياس المُنَفَّذ بنافذة على أرضية ضجيجٍ أعلى قليلًا.

4 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
الخطوة 3 من 4
الفصوص الجانبية مقابل الفصّ الرئيسي — المقايضة

بدّل النافذة إلى Rectangular واقرأ فصّها الجانبي الأعلى (sidelobe) من لوحة استجابة النافذة. ثم عُد إلى Hann وراقب الفصوص الجانبية تهبط بينما يتّسع الفصّ الرئيسي. توقَّع الفصّ الجانبي الأعلى للنافذة المستطيلة بالـdB، ثم اقرأه.

المتوقّع

الفصّ الجانبي (sidelobe) الأعلى للنافذة المستطيلة يقع أدنى من الفصّ الرئيسي بمقدار -13.3 dB فقط، فتُغرِق نغمةٌ قوية جيرانها الضعاف. وتخفضه Hann إلى -31.5 dB — نحو 18 dB مدًى ديناميكيًا أكبر — لكنّ فصّها الرئيسي يتّسع من 2 خانة إلى 4. وهذه هي المقايضة: الفصّ الرئيسي الأضيق يفصل النغمات المتقاربة، والفصوص الجانبية الأخفض تكشف الضعيفة، ولا نافذةَ تربح الاثنين.

5 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
الخطوة 4 من 4
استعِد السعة الحقيقية

عُد إلى نافذة Hann، واسحب سعة النغمة إلى A = 0.7. قيّست النافذة النغمة بكسبها المتماسك (0.5)، فتقرأ القمّة الخام نصف القيمة. يقسم المحلّل على الكسب المتماسك — يضرب في 2/Σw[n] — ليُلغي ذلك. توقَّع السعة المُستعادة، ثم اقرأ قراءة سعة القمّة.

المتوقّع

تقرأ سعة القمّة المصحَّحة 0.70 — أي النغمة التي ضبطتَها بالضبط، لأنّ قسمة القمّة الخام على الكسب المتماسك تُلغي تقييس النافذة للسعة. ودون ذلك التصحيح لقُرِئت كل سعةٍ مُنَفَّذة بنافذةٍ أقلَّ من الحقيقة.

6 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
دورك الآن
افتح المِنصّة

كل ما سبق ينتظرك في المِنصّة. بدّل النافذة بين المستطيلة وHann وHamming وBlackman وراقب coherent gain وENBW والفصّ الجانبي الأعلى تتحرّك معًا، وأضِف نغمةً ثانية ضعيفة بجوار قوية لترى أيَّ نافذةٍ تفصلها، واسحب السعة لتراقب تصحيح الكسب المتماسك يُبقي القراءة ثابتة.

7 / 8
DSP 101
M6 · تجربة
خلاصة
ما أنجزتَه
  • قرأتَ كسب Hann المتماسك، CG = 0.5 — السعة التي يحفظها التدرّج
  • وجدتَ عرض النطاق الضوضائي المكافئ لـHann، ENBW = 1.5 bins مقابل 1.0 bin للمستطيلة — كلفة عرض النطاق الضوضائي
  • قارنتَ الفصّ الجانبي (sidelobe) الأعلى للمستطيلة (-13.3 dB) بفصّ Hann (-31.5 dB) — مدًى ديناميكي اشتريتَه بفصٍّ رئيسي اتّسع من 2 إلى 4 خانات
  • استعدتَ السعة الحقيقية 0.70 عبر تصحيح الكسب المتماسك
  • كل قيمة توقّعتها هي حساب النافذة الخاص بالعرض نفسه، لا صورة تقريبية
8 / 8
1 / 8 كتم