Grundlagen zur Signalverarbeitung: Digital filtern und oszillieren
Unsere hier vorgestellten Programmschnipsel eignen sich für kleine Mikrocontroller und kompakte FPGA-Implementationen und kommen ganz ohne Mathe-Overkill aus.
Digitale Signalverarbeitung ist vielen Makern noch ein Buch mit sieben Siegeln – dabei kann man Filter und Oszillatoren auch abseits von Audio-Signalen gut gebrauchen: Sei es, um rauschende oder zufällig schwankende Messwerte zu mitteln, eine LED zum "Atmen" zu bringen oder auch nur einen Taster zu entprellen. Ein Filter ist eine Komponente, die ein Signal beeinflusst, indem es zum Beispiel ein tieffrequentes Rumpeln oder ein Rauschen (das können auch schwankende Messwerte sein) unterdrückt oder bestimmte Frequenzanteile hervorhebt.
Die Scheu, sich näher mit digitalen Filtern und Oszillatoren zu beschäftigen, dürfte dem in jeder Publikation zum Thema dargelegten mathematischen Overhead geschuldet sein: Sich mit Formeln zu beschäftigen, bei denen man noch nicht einmal die Symbole kennt, ist nicht jedes Makers Sache. Ganz ohne Hintergrund kommen wir auch in diesem Beitrag nicht aus, aber mehr als die Grundrechenarten werden Sie im Folgenden nicht benötigen – versprochen!
Voraussetzung für eine erfolgreiche digitale Filterung ist, dass die Messwerte in stets gleichem zeitlichen Abstand eintreffen und auch die Filterfunktion im gleichen Rhythmus ausgeführt wird. Sporadisch eintreffende Messwerte sind deutlich schwieriger zu behandeln und sollen wegen der nötigen Vorbehandlung nicht das Thema dieses Beitrags sein.
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