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Bedienung des Programms "Goldwave".

1.) Was ist "Goldwave"?

Goldwave von Chris Craig ist ein Shareware Tonaufzeichnungs-Programm, das einfach zu bedienen und besonders gut für physikalische Versuche mit der Soundkarte geeignet ist. Es kann im Internet unter www.goldwave.com in der neuesten Version heruntergeladen werden.
Die Registriergebühr beträgt 55 kanadische Dollar. Alle für physikalische Experimente nötigen Features funktionieren auch ohne Registrierung.

Für den deutschen Markt und die gängigen Windows-Versionen gibt es Goldwave 2001. Näheres hierzu bei Kelly Media AG, Electronic Publishing, Lilienthalstraße 3, D-82178 Puchheim, oder im Internet unter www.kellymedia.de. Goldwave 2001 kostet derzeit 25 Euro.

Hier wird die im Augenblick aktuelle englische Shareware-Version 4.26 vorgestellt. (August 2003)
Andere Versionen sollten ähnlich zu bedienen sein.


2.) Messungen machen mit Goldwave.

Alle für die Steuerung einer Aufnahme wichtigen Bedienelemente und Einstellungen erreicht man über "Device Controls". Es ist daher sinnvoll, dass dieses Fenster ständig angezeigt wird. Wenn es nicht erscheint, wird es zunächst über Window -> Companion -> Device Controls aktiviert. Auf den "Effects tool bar" kann man u.U. verzichten.

Device-Control

Die Steuerelemente des Device Controls Fenster sind weitgehend selbsterklärend, die Symbole erinnern an die bekannten Symbole von Cassettengeräten bzw. CD-Playern und Videorekordern.
Wichtig ist hingegen der Knopf "properties", den man unter dem roten "Record"-Knopf findet. Hier werden alle wichtigen Einstellungen für eine Aufnahme vorgenommen ( im Bild rot markiert ).

Alternativ kommt man zu diesen Einstllungen auch über Options -> Controls -> ...

Alternative


2.1.) Wahl der Signalquelle.

Zu Beginn einer Messreihe sollte man sich immer zuerst davon überzeugen, dass die richtige Signalquelle ("Line-in" oder "Microphone") ausgewählt ist.

Goldwave benutzt zur Auswahl der Signalquellen nicht die üblichen Einstellungen von Windows, sondern ein eigenes Auswahlmenü im Programm selbst.

Die Windows Ton-Einstellungen bleiben für Goldwave wirkungslos!

Vor allem bei Messungen mit dem Laptop ist dies wichtig, da Laptops oft eingebaute Mikrofone haben. Während ein am "Microphone" Eingang eingesteckter Klinkenstecker das interne Mikrofon abschaltet, passiert dies nicht, wenn man ein Messsignal über den "Line-In" Eingang übergibt.
Bleibt das interne Mikrofon dann "aktiv" gesetzt, überlagert der vom diesem Mikrofon aufgenommene "Lärm" (Geräusche im Raum, der Festplatte, Lüfter usw.) das eigentliche Messsignal und kann es dadurch unbrauchbar machen.

Nach dem Klicken auf den "properties" Knopf wählt man dazu den Reiter "Volume" aus.

Für Messungen mit dem Line-In Eingang sollte man also am besten "Microphone" abschalten ( Kein Häkchen in der Checkbox "Select" .)

Auch die Empfindlichkeit ( Verstärkung ) wird hier geregelt.

Im gezeigten Bild wäre also nur der Line-In Eingang bei maximaler Verstärkung aktiv.

Lautstärke

Zu diesem Fenster gelangt man auch über Options -> Controls -> Volume


2.2.) Starten einer Messung von Hand.

Einstellungen

Beim Klick auf "Neu" oder "New" öffnet sich ein Fenster, in dem man die Aufnahmeparameter einstellt. Die Sampling rate wird man am besten auf 44100 Hz lassen, je nach Art der Messung "Mono"(1 Kanal) oder Stereo (2 Kanäle) wählen. Unter "Length" trägt man die voraussichtliche Messdauer ein ( im gezeigten Beispiel wird 2 s lang aufgezeichnet ).

Danach sieht man das Aufzeichnungsfeld.

Während einer Messung ist das aufgezeichnete Signal übrigens nicht zu sehen, es wird erst nach Ablauf der Messung dargestellt.

Device Controls zeigt eine Aussteuerungsanzeige für die beiden Kanäle, ein Mini-Oszilloskopbild des angelegten Signals und hat die gängigen Symbole für Aufnahme und Widergabe und "Spulen". Alles bedient man intuitiv sofort richtig.
Was in den beiden schwarzen Fenstern angezeigt wird, kann man unter "properties"( s.o.) und "graph" einstellen. Geeignet ist vor allem "Colour Amplitude". Zum Schutz vor Überschreiben muß man zum Starten einer Aufnahme ( "roter Punkt" ) noch die Strg-Taste drücken. Dies kann man aber auch abschalten (Options -> Controls -> Record).

Ein Drücken auf den roten "Record" Knopf bei gedrückter Strg-Taste startet die Aufzeichnung.

Aufnahme


3.) Auswerten einer Messung.

Meist interessiert aus der Aufzeichnung nur ein ganz kleiner Teil. Man kann sich in die Aufzeichnung "hinein zoomen", indem man mit der linken Maustaste vor die interessierende Stelle klickt ( der Bereich links davon wird nun schwarz ausgeblendet ) und mit der rechten Maustaste das Ende des interessierenden Bereichs markiert. Ein Klick auf das Lupensymbol in der Bedienleiste ( "Sel"- Selection ) vergrößert den gewählten Ausschnitt auf die ganze Fensterbreite. Sieht man noch nicht alle interessierenden Details, wiederholtman den Vorgang.
Im Bild ist die Aufzeichnung einer LC-Schwingung zu sehen.

'Zoom"'


3.1.) Zeitmessungen mit dem Programm.

Die Zeit zwischen den zwei Markierungen kann man mit Hilfe der eingestellten Zeitachse ablesen. Sie wird aber auch in der Fußzeile angezeigt, sofern die Statusleiste aktiv ist ( ggf. mit Window -> Companion -> Status Bar aktivieren ).

Die Auflösung dieser Zeitangabe kann man beeinflussen, indem man in das Zeitangabe-Feld klickt. Es öffnet sich ein Auswahlmenü, mit dem man die Zeitauflöung auswählen kann. Damit sind sehr genaue Messungen möglich.

Statusleiste


4..) Abspeichern einer Messung oder Auswahlpassage.

Abspeichern erfolgt, wie gewohnt, im Menü "File". Man hat die Wahl zwischen dem Abspeichern der ganzen Aufnahme ( save as ) und dem Speichern des gewählten Ausschnitts ( save selection as ). Meist wird man sich für letzteres entscheiden. Dabei sind die wichtigsten Ton-Dateiformate wie .wav und .mp3 als Speicherformat möglich.

Weiterhin ist auch eine Ausgabe als Textdatei, z.B. für die Weiterbearbeitung der Daten in einer Tabellenkalkulation wählbar.


4.1.) Ausgabe der Daten für die Weiterbearbeitung in einer Tabellenkalkulation.

Leider werden die aufgezeichneten Spannungswerte im ASCII-Format nur einfach zeilenweise hintereinander ausgegeben. Eine Zuordnung zu den Zeitpunkten, zu denen sie erfasst wurden, erfolgt nicht. Ein weiteres Problem ist, dass in der Dezimaldarstellung der Messwerte ein Punkt statt einem Komma verwendet wird. Daher sind die Daten in dieser Form z.B. für EXCEL nicht zu nutzen.

Jedoch wird in einer Kopfzeile die Sampling-Rate und die Zahl der Datensätze mit ausgegeben. Dies sieht z.B. folgendermaßen aus, wenn man im Format "mono,float" abgespeichert hat:

[ASCII 44100Hz, Channels: 1, Samples: 438, Flags: 0]

Hier wurden mit einer Samplingrate von 44100 Hz 438 Datenwerte in Mono (Channels: 1) erfasst. Ist die Samplingrate (Zahl der erfassten Messwerte je Sekunde) bekannt, kennt man damit auch den zeitlichen Abstand zweier Messwerte.

Ein kleines Delphi-Programm kann die ASCII-Liste mit den Informationen damit so aufarbeiten, dass die Daten in einer Tabellenkalkulation wie z.B. EXCEL nutzbar werden.

Ein solches Programm wurde für den Landesbildungsserver erstellt.

Es kann für schulische und nicht kommerzielle Zwecke als Freeware heruntergeladen und verbreitet werden. Eine Überarbeitung oder kommerzielle Nutzung wird hingegen ausdrücklich untersagt.

Zum Download des Programms "Goldtab" (411 kByte) klicken Sie bitte hier. EXE-Datei

Eventuell nötige Anpassungen können in diesem Programm ebenfalls vorgenommen werden. Um das Programm für möglichst viele Tabellenkalkulationsprogramme nutzbar zu machen, kann man festlegen, welches Trennzeichen (Leerzeichen, Semikolon, Komma oder frei wählbares Trennzeichen) benutzt werden soll. Die Ausgabe der Dezimalzahlen kann wahlweise mit Komma oder Punkt erfolgen. Für die Zeitausgabe kann man zwischen Sekunden und Millisekunden wählen.

Bei einer Ausgabe mit Komma als Dezimalzeichen sind die Daten direkt in EXCEL nutzbar. Man lädt die von Goldwave im Format .txt erstellte Mono- oder Stereodatei zunächst in "Goldtab". Sie wird gemäß den Einstellungen überarbeitet und danach ebenfalls als Textdatei abgespeichert. Dann importiert man sie in EXCEL und gibt das verwendete Trennzeichen an. Es können nur Dateien bis zu 2 MByte Größe bearbeitet werden .... aber, Sie werden größere Dateien ja wohl in EXCEL nicht sichten und auswerten wollen!?

Sollten Sie Fehler im Programm entdecken, bitte um Mitteilung an fg_physik@lbs.bw.schule.de


5.) Starten einer Messung mit getriggertem Aufnahmestart.

Oszilloskope besitzen einen "Trigger". Beim Überschreiten ( pos. Flanke ) oder Unterschreiten ( neg. Flanke ) eines bestimmten, einstellbaren Spannungswerts läuft der Strahl von links nach rechts über den Bildschirm. Der Trigger dient dort der Synchronisation des Oszilloskopstrahls mit dem angelegten Signal.

Genauso kann Goldwave einen "getriggerten Aufzeichnungsstart" durchführen, d.h. die Aufzeichnung beginnt nicht sofort beim Drücken des "Record" Knopfes, sondern das Programm "lauscht" am gewählten Eingang und beginnt mit der Aufzeichnung erst dann, wenn ein zuvor festgelegter Spannungswert überschritten wird. Danach wird für eine ebenfalls festgelegte Zeitperiode aufgezeichnet.

Aufnahmetrigger

Dazu wird das Kästchen "Level activated" angeklickt. In dem Datenfeld "Threshold" wird die Triggerschwelle ausgewählt: beim Überschreiten des eingestellten Spannungswerts beginnt die Aufzeichnung. Wie lange sie dauert, legt man in dem Feld "Duration" fest. (Im Beispiel wird bei Überschreiten eines Spannungswerts von 0,19 Volt mit der Aufzeichnung begonnen. Die Aufzeichung dauert 1.00 s.

Entfernt man bei "Recording options" das Häkchen bei "Ctrl key option" kann man die Aufzeichnung durch Klicken des roten Punkts direkt starten, ohne dass die Strg-Taste gedrückt werden muss.


6.) Goldwave als Tongenerator.

Goldwave läßt sich auch umgekehrt zur Ausgabe von selbst generierten Tönen nutzen. Es wird so zu einem programmierbaren Tongenerator. Aus der Sicht der Physik ist dabei der Expression-Evaluator besonders interessant, den man in der "Effects tool bar" Leiste ganz rechts findet ( Symbol f(x) ). Nach dem Anklicken öffnet sich ein Fenster, das an einen Taschenrechner erinnert.

Tonerzeugung

Mit Mausklicks auf die Tasten können die Werte eingegeben werden. Man kann aber auch direkt im Feld "Expression" einen mathematischen Ausdruck eingeben. Nach dem Drücken der Taste "Start" werden die Amplituden berechnet und dann als Ton ausgegeben. Anschließend kann man die Töne abspielen. Im Beispiel würde ein Sinuston der Frequenz 440 Hz erzeugt, der die halbe Maximalamplitude (also 0,5Vss) hat. Man kann auch Töne anderer Wellenformen testen - (step(sin(2*pi*f*t)) würde z.B. ein Rechtecksignal gleicher Frequenz erzeugen - und den Unterschied in der Klangwahrnehmung hören. Probieren Sie es doch einfach einmal aus!


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