Unzulänglichkeit der Spektralanalyse

[Christoph M. (mchris)]

Hin und wieder versuche ich, Tonsignale mittels Wasserfalldiagramm zu 
analysieren.
Im Anhang ist ein kurzes, interessant klingendes Tonbeispiel. Dieses 
will ich analysieren und mittels Tongeneratoren nachbauen.
Im Zeitsignal kann man noch eine Struktur erkennen, im 
Wasserfalldiagramm fast gar nicht ( die Wasserfalanzeige findet sich in 
Audacity ). Mit welchem Verfahren könnte man das Signal passend 
untersuchen?

[Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)]

> Im Zeitsignal kann man noch eine Struktur erkennen, im
> Wasserfalldiagramm fast gar nicht

> Mit welchem Verfahren könnte man das Signal passend  untersuchen?

* Beschriftung aller Achsen auch im Wasserfall-Diagramm,
* Beachtung der Einhaltung aller Kriterien für die Spectral-Analyse.

> Im Anhang ist ein kurzes, interessant klingendes Tonbeispiel. Dieses
> will ich analysieren und mittels Tongeneratoren nachbauen.

Da könnte man mal unter ("Sprach-"/Klang-) Synthese resp. "Inverse 
(Discrete) Fourier Transformation" nachlesen.

* https://de.wikipedia.org/wiki/Klangsynthese
* https://de.wikipedia.org/wiki/IFFT

[Christoph M. (mchris)]

Man kann in Audacity die Fensterlänge für das Wasserfalldiagramm ändern. 
Wenn man es auf 256 Punkte verkürzt, werden die zeitlichen Veränderungen 
besser dargestellt.
Man sieht jetzt sich mit etwa 40Hz wiederholende Linien.

[Εrnst B. (ernst)]

Rein interessehalber: Hast du den Original-Sound, der nicht 
verlustbehaftet MP3 komprimiert wurde?
Würde mich interessieren ob der "Lochfraß" im Diagramm vom MP3 kommt.

[F. (radarange)]

Christoph M. schrieb:
> Man kann in Audacity die Fensterlänge für das Wasserfalldiagramm
> ändern.
> Wenn man es auf 256 Punkte verkürzt, werden die zeitlichen Veränderungen
> besser dargestellt.
> Man sieht jetzt sich mit etwa 40Hz wiederholende Linien.

Nun hast du ja schon herausgefunden, was du tun musst: Hohe 
Zeitauflösung->Kleines Fenster. Hohe Frequenzauflösung->Großes Fenster.
Das Ganze wird dadurch erschwert, dass die Fourier-Transformation ein 
unendlich periodisches Signal voraussetzt, was i.a. nicht gegeben ist.
Es ist leider relativ unklar, was du eigentlich analysieren willst, 
andere Verfahren können aber gegebenenfalls bessere Informationen geben. 
Mit diskreten Wavelet-Transformationen lassen sich beispielsweise die 
Sprungantworten in der Regel besser abbilden.

[Cartman E. (cartmaneric)]

Um herauszuhören, dass das Sample gebrochene Spektralanteile
enthält, braucht man keine Spektralanalyse.
Die würde auch wenig nützen, weil es keine einfache Übersetzung
in eine Einstellvorschrift für eine FM-Synthese gibt.
Additiv lässt sich das natürlich einfach zusammenrühren, wenn
der Erzeuger genug Resourcen dafür hat.
Die additiven Einzelstimmen müssen dafür natürlich phasenstarr
aneinander gekoppelt sein. Wenn man es genau nimmt.
Phasenstarr muss man bei gebrochenen Verhältnissen im erweiterten
Sinn sehen. Das die Geschwindigkeit der Änderung der Phasen
konstant ist. Normal aufgebaute VCOs eines Synthesizers könnten
das regelmässig eher nicht. ☺

[Christoph M. (mchris)]

Εrnst B. (ernst)
28.07.2025 11:28
>Rein interessehalber: Hast du den Original-Sound, der nicht
>verlustbehaftet MP3 komprimiert wurde?

Es ist ein Ausschnitt von hier:
https://www.youtube.com/watch?v=qWhhVkbgbRM
Leider gibt es das nicht unkomprimiert.

[Christoph M. (mchris)]

F. (radarange)
28.07.2025 11:54

>Das Ganze wird dadurch erschwert, dass die Fourier-Transformation ein
>unendlich periodisches Signal voraussetzt, was i.a. nicht gegeben ist.

Das Wasserfalldiagramm entsteht allerdings durch begrenzte 
Fensterlängen. In dem Fall 256 Samples bzw 44100Hz/256 als niedrigste 
Frequenz.

>Es ist leider relativ unklar, was du eigentlich analysieren willst,

Ich will herausfinden, wie man das Signal mittels FM-Synthesizer 
erzeugen kann. Das brauche ich die Frequenzen der unterschiedlichen 
Oszillatoren.

[F. (radarange)]

Christoph M. schrieb:
> Εrnst B. (ernst)
> 28.07.2025 11:28
>>Rein interessehalber: Hast du den Original-Sound, der nicht
>>verlustbehaftet MP3 komprimiert wurde?
>
> Es ist ein Ausschnitt von hier:
> https://www.youtube.com/watch?v=qWhhVkbgbRM
> Leider gibt es das nicht unkomprimiert.

In der Beschreibung sind zwei Links. Einer davon führt zu Google Drive. 
Dort findest du eine unkomprimierte Version und sogar die Datei für den 
Furnace-Tracker. Das ist ein absoluter Glücksgriff, besser geht's nicht. 
Dort kannst du dann sicher auch die genauen FM-Algorithmen nachschauen.

Christoph M. schrieb:
> F. (radarange)
> 28.07.2025 11:54
>>Das Ganze wird dadurch erschwert, dass die Fourier-Transformation ein
>>unendlich periodisches Signal voraussetzt, was i.a. nicht gegeben ist.
>
> Das Wasserfalldiagramm entsteht allerdings durch begrenzte
> Fensterlängen. In dem Fall 256 Samples bzw 44100Hz/256 als niedrigste
> Frequenz.

Das macht keinen Unterschied. Auch innerhalb der Fenster ist das Signal 
nicht unendlich periodisch. Man hat ein paar Tricks, damit's nicht ganz 
so schlimm wird (genauer gesagt: die Auswahl der Fensterfunktion), aber 
schön ist das keineswegs. Daher ja immer die Frage, zu welchem Zweck 
analysiert werden soll.

>>Es ist leider relativ unklar, was du eigentlich analysieren willst,
> Ich will herausfinden, wie man das Signal mittels FM-Synthesizer
> erzeugen kann. Das brauche ich die Frequenzen der unterschiedlichen
> Oszillatoren.

Der Trick bei der FM ist ja, dass sich durch wenig Aufwand ein komplexes 
Frequenzspektrum erzeugen lässt. Ich bin mir nicht sicher, ob man direkt 
von einem Spektrum an die FM-Parameter rankommt. Aber wie gesagt, du 
hast ja großes Glück, weil die alle in der Quelldatei stehen, die du 
einfach runterladen und anschauen kannst.

[Rbx (rcx)]

Christoph M. schrieb:
> Ich will herausfinden, wie man das Signal mittels FM-Synthesizer
> erzeugen kann. Das brauche ich die Frequenzen der unterschiedlichen
> Oszillatoren.

Naja, so ein rechteckähnlicher Basssound, da reichen wohl 4 Operatoren.
Lass dich von einer KI beraten, wie man vorgehen könnte.
Darüberhinaus wäre hier ein guter Einstieg in die Additive Synthese. 
Würde ich mir auch mal anschauen, ist aber nicht vergleichbar mit FM.
(https://emastered.com/de/blog/synth-bass)

[Christoph M. (mchris)]

F. (radarange)
28.07.2025 16:50

>In der Beschreibung sind zwei Links. Einer davon führt zu Google Drive.
>Dort findest du eine unkomprimierte Version und sogar die Datei für den
>Furnace-Tracker.

Oh, super, das habe ich vollständig übersehen. Hast du eine Ahnung, wie 
die Tracker-Daten kodiert sind?

[G. K. (zumsel)]

Christoph M. schrieb:
> Hin und wieder versuche ich, Tonsignale mittels Wasserfalldiagramm zu
> analysieren.
> Im Anhang ist ein kurzes, interessant klingendes Tonbeispiel. Dieses
> will ich analysieren und mittels Tongeneratoren nachbauen.
> Im Zeitsignal kann man noch eine Struktur erkennen, im
> Wasserfalldiagramm fast gar nicht ( die Wasserfalanzeige findet sich in
> Audacity ). Mit welchem Verfahren könnte man das Signal passend
> untersuchen?

Schau mal ob du bei dem Presets vom DX7 fündig wirst.

[Cartman E. (cartmaneric)]

Du bist mit der Methode aus einer Spektralanalyse FM-Parameter
herauslesen zu wollen, so ziemlich auf einem Holzweg.
Im Bild ein Schnappschuss eines einfachen "Klingt nach FM"-Samples.
Dem fehlen, wie man sieht, einige Oberwellen, die dritte,die sechste,
die neunte, usw. usf.
Und keiner wird dir sagen können, wie der Operator eingestellt
werden muss, um das genau so zu reproduzieren.

Vielleicht solltest du dich mit den Grundlagen der Modulation
beschäftigen.

Glücklicherweise sind die 80er Jahre ja aber auch vorbei. ☺

> Hast du eine Ahnung, wie die Tracker-Daten kodiert sind?

Da erwartest du auch etwas viel. Man wird sich den Tracker wohl
selbst installieren müssen, dann könnte man sich die Einstellungen
ansehen.
Aber Vorsicht!
Gelegentlich gibt es mehr Parameter in einer Datei, als die
Applikation anzeigt. Damit kann der Entwickler dann nette Effekte
produzieren, um seine Beispielsamples noch ein wenig aufzuhübschen.