Werkstatt-Werkzeug · Audio · Modul 01

Spektrum

Signalgenerator, Oszilloskop und Spektrumanalyse in einem. Live-FFT in Echtzeit. Drei Werkzeug-Bausteine, die in jedem Audio-Modul wiederverwendet werden.

Oszilloskop · Zeitsignal 2 ms Fenster
Spektrumanalyse · FFT linear, einseitig
f vorhergesagt
— Hz
f beobachtet
— Hz
Amplituden-Abweichung
— %
Bewertung
—

Signalgenerator

Hz
linear

Gleichungen

Signal (Sinus-Fall)
x(t) = A · sin(2π · f · t)
A = —, f = — Hz
DFT
X[k] = Σn=0..N-1 w[n] · x[n] · exp(−2πi · k · n / N)
Δf = f_s / N = — Hz
f_Nyquist = f_s / 2 = — Hz
Aliasing-Vorhersage
Wenn f > f_Nyquist: f_alias = | (f mod f_s) − f_Nyq · 𝟙(f_s/2, f_s) |
Erwartet: f_vorhergesagt = — Hz
Falsifikationskriterium ε vorab
Frequenz-Toleranz: ε_f = 0,1 %
Amplituden-Toleranz: ε_A = 5 %
f_beobachtet: — Hz
A_beobachtet: — (linear)

Hinweis

Schiebe die Frequenz über die Nyquist-Grenze (f_s / 2): das Spektrum zeigt die Aliasing-Spitze, nicht die ursprüngliche Frequenz. Wechsle das Fenster: ohne Rechteck-Fenster werden bei nicht-bin-zentrierten Frequenzen die Nebenkeulen sichtbar (Spektral-Leakage). Wechsle die Wellenform: Rechteck zeigt ungerade Harmonische, Sägezahn alle, Rauschen ein flaches Spektrum. Die Werkstatt-Methode (vorab festgelegte Toleranz, Vergleich Vorhersage gegen Test) ist in Schicht B sichtbar.

Forschungsnotiz: FN-Audio-Spektrum-v0.1-2026-05-06.md
Plattform: ARCHITEKTUR-Naturwissenschaftliche-Werkstatt-v0.1.md
Template: FN-OPTIKLABOR-TEMPLATE-v1.0.md
Quellen: Harris 1978 (DOI 10.1109/PROC.1978.10837), Cooley/Tukey 1965, Nyquist 1928, Shannon 1949