Data 4.0 Professional - Auf zu neuen Daten

Trotz zunehmender Verdrossenheit in der ATARI-Welt zeigen immer wieder Programmentwicklungen, die seit Jahren ihren festen Platz haben, daß man den ATARI noch nicht abgeschrieben hat. Im Gegenteil, es erscheinen umfangreiche Upgrades, die die Programme noch weiter aufwerten. Das Auswerte-Programm DATA gibt es bereits seit über sechs Jahren, gegenwärtig liegt es in der Version 4.0 komplett überarbeitet zum Test vor. Das Grundkonzept und das Anwendungsgebiet wurden bereits in mehreren Tests vorgestellt [1,2]. Deshalb soll hier nur auf die Verbesserungen und Erweiterungen von DATA 4.0 eingegangen werden.

Das Programmpaket zu DATA 4.0 Professional wird mit einem umfangreichen Handbuch (komplett neu geschrieben) und drei Disketten geliefert. DATA 4.0 in der Normalversion kommt mit einer Diskette aus. Es fehlen dort die GDOS-Fonts und Device-Treiber. Die Anzahl an Meßdaten ist bei DATA Normal auf 128 Meßdatenpaare pro Meßreihe begrenzt, bei DATA Professional sind sie nur vom RAM-Speicherplatz abhängig. Die Anzahl an Meßreihen hängt bei beiden Versionen nur vom RAM-Speicherplatz ab. Zunächst fällt die gegenüber der Version 3.1 um fast 200 KByte angestiegene Programmlänge auf, wobei dies auf einen entsprechend angewachsenen Funktionsumfang hindeutet. Trotz der Programmlänge von ca. 700 KByte erscheint nach Programmstart in relativ kurzer Zeit die gewohnte Programmoberfläche mit dem eigenen GEM-Desktop. Ungewohnt ist allerdings, daß das Programm sofort Aktionen durchführt, die auf Anhieb nicht direkt zu verstehen sind. Daß es sich hierbei um ein frei definierbares Makro handelt, das sofort nach Erscheinen des Desktops automatisch loslegt, erfährt man erst nach dem Studieren des Handbuchs. Definiert wird das Makro genauso wie bisher, indem man einen Ablauf des Programms aufzeichnet und diesen einem File zu weist. Dabei können auch Dialogboxen automatisch bedient werden. Ist das Makro abgearbeitet, so fällt zuallererst das an den allgemeinen GEM-Standard angepaßte Pull-Down-Menü auf. Die restlichen Funktionen befinden sich wie bisher als Pop-Up-Menüs auf dem Desktop, und können dort, wie auch die Dialogboxen, frei verschoben werden. Sämtliche Dialogboxen, Pull-Down- und Pop-Up-Menüs können sowohl mit der Maus als auch über die Tastatur mittels sog. Shortcuts bedient werden.

Die Pull-Down-Menüs von DATA 4.0

Neuer Tabelleneditor im GEM-Fenster

Der Tabelleneditor

Aber jetzt zu den wichtigsten Neuerungen von DATA 4.0. Eine grundlegende Verbesserung ist der neue in einem GEM-Fenster integrierte Tabelleneditor mit eigener Pull-Down-Menüleiste und ausgesprochen komfortablen Tastenkombinationen; z.B.: neue Zelle einfügen mit der Taste Insert und Zelle wieder löschen mit der Taste Clr. Standardbearbeitungsfunktionen wie Kopieren, Ausschneiden, alles selektieren, Löschen usw. sind ebenfalls vorhanden. Das gesamte Programm ist auf diesen Tabelleneditor abgestimmt. Ein Beispiel ist die Berechnung einer Fit-Funktion für mehrere Meßreihen gleichzeitig. Dazu werden die zu berechnenden Spalten in der Tabelle selektiert (mit der Maus oder über Menübefehle), anschließend wird die entsprechende Funktion aufgerufen, worauf die Berechnung nacheinander automatisch für alle Spalten erfolgt. Diese Vorgehensweise läßt sich nicht nur auf die Approximations- und Interpolationsalgorithmen übertragen, sondern auch auf die Array-Manipulationen. Neu hinzugekommen ist z.B. das Rechnen in Tabellen. Eine in den Formel-Parser eingegebene Funktionsgleichung kann gleichzeitig auf mehrere ausgewählte Spalten des Tabelleneditors angewandt werden. Nützlich ist z.B. auch die Umrechnung zwischen Polar- und kartesischen Koordinaten in Verbindung mit dem Polarkoordinatensystem. Weitere auf den Tabelleneditor abgestimmte Funktionen sind Sortieren, Normieren, Füllen, Kalibrieren, Substituieren, Rotieren und umfangreiche Array-Manipulationen mit Hilfe der Buffer-Funktionen. Für den Datenaustausch mit externen Programmen stehen jetzt auch bekannte Tabellenformate zur Verfügung. Das „.CSV“-Format wird unter anderem von DBase und das „.DIF“-Format von Lotus 1-2-3 verwendet. Auf dem ATARI können die meisten Tabellenkalkulationsprogramme genau wie DATA die Formate im- und exportieren. Des weiteren stehen die bisherigen ASCII-Formate auch weiterhin zur Verfügung. Zusätzlich wurde jedoch ein im Zusammenhang mit Textverarbeitungsprogrammen (z.B. für Signum! 3.3) interessantes Format implementiert, das direkt Tabellensatz im Text ermöglicht.

Verbesserte Auswertungsmöglichkeiten

Nach der Neuberechnung eines Koordinatensystems zeigt sich eine weitere Verbesserung der Auto-Scale-Routine zur Darstellung der Achsenskalierung. Auch bei kleinen Intervallen und großen Zahlen erzeugt DATA eine „saubere“ Achsenskalierung. Gleichzeitig werden die Zahlen mit den notwendigen Nachkommastellen korrekt dargestellt. Dazu gibt es unter dem Menüpunkt Zahlenformat den Button Auto, der ausgeschaltet werden muß, wenn die Nachkommastellen nicht automatisch, sondern manuell eingestellt werden sollen. Hat man eine Auswertung mit mehren Meßreihen erstellt, so war es bei DATA 3.1 oft umständlich, wenn man die Marker einer Reihe ändern wollte. Jetzt klickt man die Marker entweder direkt mit der Maus im Koordinatensystem an, oder man klickt im Tabellenfenster auf die entsprechende Spalte, wo die zugehörigen Marker im Kopf der Spalte angezeigt werden. In der sofort danach erscheinenden Markerbox lassen sich die Marker dann schnell ändern. Diese Markerbox ist ebenfalls erneuert worden. Sie enthält sehr viele Variationsmöglichkeiten, unter anderem eine kugelförmige Markerform, mit der man einen schönen 3D-Effekt erzielen kann. Zur Beschriftung einer Auswertung können sowohl GDOS-, konvertierte Signum!-und Speedo-Vektor-Zeichensätze verwendet werden. Die Skalierung der Speedo-Zeichensätze bedarf jedoch noch einer Verbesserung.

Report-Fenster

Neu ist auch das Report-Fenster zur Ausgabe von Funktionsergebnissen und Fehlermeldungen. Der Report kann im ASCII-Format geladen und gespeichert werden.

Dadurch ist es möglich geworden, Text mit externen Programmen auszutauschen. Ferner kann man den Report direkt auf einen Drucker ausgeben oder über den internen Parametertext direkt in die momentane Auswertung schreiben. Schön ist auch die Möglichkeit, den Reporttext direkt in den Vektorgrafiktext einfließen zu lassen. Speziell für das Report-Fenster läßt sich ein eigenes Zahlenformat mit unterschiedlichen Nachkommastellen einstellen. Damit sind dann auch Funktionsergebnisse aus den Regressionsfunktionen nicht mehr von der Skalierung des Koordinatensystems abhängig. Zusätzlich zur Ausgabe als Report lassen sich diese Ergebnisse auch direkt in den Parametertext oder als Funktion und Funktionsparameter in den Formel-Parser übernehmen. Im Formel-Parser können die Parameter und die Funktion anschließend abgeändert und neu geplottet werden.

Die Pop-Up-Menüs von DATA 4.0

Kurvenerzeugung

Das, was nach wie vor an DATA am meisten beeindruckt, ist die Fülle an Regressions-, Approximations- und Interpolationsalgorithmen. Auch in DATA 4.0 sind wieder neue Algorithmen hinzugekommen. In der Tabelle 1 finden Sie eine Übersicht über den Gesamtumfang.

Besonders hervorzuheben ist die Implementation der Fast Fourier Transform (FFT) und der Akima- und Renner-Subsplines. Natürliche Splines (z.B. Cubic Splines) schwingen bei Übergängen von Kurve auf Gerade durch, wobei es passieren kann, daß der natürliche Spline auf der vermeintlichen Geraden zu oszillieren beginnt. Akima- und Renner-Subsplines tun das nicht unbedingt, da sie nur einmal stetig differenzierbar zu sein brauchen. Es ist damit sogar möglich, einen Übergang über Eck zu realisieren. Dabei besteht die Wahl zwischen verschiedenen Rundungen der Ecke bis zur spitzen Kante. Die Akima- und Renner-Subsplines sind zusätzlich als periodische und parametrische Splines vorhanden, so daß auch zyklische Kurvenverläufe möglich sind. Renner-Subsplines liefern bei rückläufigen Kurvenzügen (z.B. Höhenlinien) ein besseres Ergebnis, weil die Krümmung der Kurve mit in den Algorithmus eingeht. Die Fourier-Transformation dient seit langem als fundamentales analytisches Hilfsmittel in den verschiedensten naturwissenschaftlichen Gebieten. Mit der Entwicklung der Fast Fourier Transform (FFT) ließen sich viele Aspekte der wissenschaftlichen Analyse geradezu revolutionieren. DATA untergliedert den Menüpunkt FFT noch in ein weiteres Pop-Up-Menü mit differenzierterer Beschreibung der FFT. Wählt man z.B. Spektrum aus, so werden (bei geeigneten Daten) die einzelnen Teilglieder der komplexen Fourier-Transformation als Betrag auf der Ordinate aufgetragen, und auf der Abszisse wird das Zeitsignal in den Frequenzbereich transformiert. Das entstehende Linienspektrum wird als Balkengrafik aufgetragen, wobei diese nachträglich verändert werden kann. Möchte man ein kontinuierliches Spektrum haben, so hindert einen niemand daran, das diskrete Spektrum mit einer Approximations- oder Interpolationsfunktion zu bearbeiten und die berechnete Kurve den Balken zu überlagern. Die Balken können natürlich auch entfernt werden, so daß die Kurve alleine übrigbleibt.

Rahmen, Objekte und Vektoren

DATA arbeitet im Auswertungsfenster objektorientiert, im Grafikfenster vektororientiert und im Layout-Fenster rahmenorientiert. Z.B. wird ein Koordinatensystem im Auswertungsfenster als ein Gesamtobjekt betrachtet, wobei die einzelnen Bestandteile (wie Tick-Marks, Skalenschrift usw.) beliebig verändert werden können. Objekte können sowohl über Menüs, Tastatur oder interaktiv mit der Maus verändert werden. Mit der Maus reicht ein Klick auf das entsprechende Objekt zum Verschieben oder zur Größenänderung und ein Doppelklick zum Aufruf einer entsprechenden Dialogbox. Eine Änderung der Intervallgrenzen separat für jede Achse des Koordinatensystems kann z.B. mit Control+Mausklick vorgenommen werden. Will man alle Achsen ändern, so schiebt man das Auswerte-Icon auf dem Desktop mit der Maus in das Auswertungsfenster. Sogleich wird die Dialogbox zur Intervalleingabe aufgerufen und das Koordinatensystem neu aufgebaut. Im Vektorgrafikteil ist jetzt auch die Möglichkeit vorhanden, eine 3D-Tortengrafik zu erstellen. Die Torte läßt sich um drei Winkel drehen, die einzelnen Tortenstücke lassen sich einzeln herausziehen und individuell verändern. Über das Scale-Icon läßt sich eine Vektorgrafik im Auswertungsfenster an die Position und Abmessungen des Koordinatensystems anpassen. Verkleinert man z.B. das Koordinatensystem, so wird die Vektorgrafik automatisch mit verkleinert. Ist kein Haken vor dem Scale-Icon gesetzt, so bleibt die Vektorgrafik unverändert. Im Layout-Fenster lassen sich wie bisher Rahmen aufziehen, denen anschließend einzelne Auswertungen zugeordnet werden können. Diese werden auf Wunsch an die neuen Rahmen angepaßt oder behalten ihre Originalgröße bei. Auf diese Weise lassen sich mehrere Auswertungen auf einem Blatt zusammenstellen und über GDOS ausdrucken. Layouts lassen sich abspeichern und auch wieder einlesen.

Integral mit verschiedenen Kurven-Offsets

Die Algorithmen von DATA 4.0

Regression
Lineare Regression
Exponentielle Regression
Logarithmische Regression
Potenzfunktion
Potenzfunktion mit Gewichtung
Polynom 0-9ten Grades *
Parabolische Regression
Kubische Regression

Approximation
Gauß/Cholesky *
Simplex-Fit
Gauß-Fit
Fourier-Reihe
Fast Fourier Transform (FFT) *
Fourierteilsumme
Spektrum
Phase
Fourier-Analyse
Fourier-Synthese
Realteil
Imaginärteil
Bézier-Polynom
B-Spline
Smoothing Spline-Funktion
Parametrische Smoothing Spline-Funktion
Zyklische Smoothing Spline-Funktion

Interpolation
Polygon
Verfahren zur additiven Segmentierung *
(n-1)-Polynom
Lagrange Interpolation
Newtonsche Interpolation
Rationale Interpolation
Schema von Aitken/Neville
Cubic Spline
Parametrische Spline
Periodische Spline
Zyklische Spline
Glättende Spline-Funktion
Akima- und Renner-Subsplines *

Tabelle 1

Integrieren und Differenzieren

Das umfangreiche Integralmenü ist mit der Intergralkurve wieder einmal erweitert worden. In der chemischen Verfahrenstechnik werden vielfach Messungen aufgenommen, die charakteristische Auslenkungen (Peaks) aufweisen, z.B. beim Massen-Spektrometer. Eine wichtige Aussage ist dann der Flächeninhalt (das Integral) unter den jeweiligen Peaks. In DATA ist dafür ein spezielles Modul implementiert, das zur Auswertung solcher Messungen geradezu prädestiniert ist. Es stehen verschiedene Offset-Kurven zur Verfügung, unter anderem ein mit der Maus aufziehbares Kurvenlineal. Ebenfalls kann mit Hilfe des Formel-Parsers eine beliebige Offset-Funktion definiert und anschließend gezeichnet werden. Der Zwischenbereich wird mit einem einstellbaren Füllmuster ausgefüllt, wobei die Beschränkung auf 128 Punkte für das Füllpolygon nicht mehr vorhanden ist. Bei der numerischen Differentiation können bis zu drei Ableitungen gebildet werden. Die Kurven werden anschließend als normale Grafdaten verwaltet.

Fazit

DATA 4.0 zeigt sich als ein auf allen ATARI-Rechnern (auch Falcon) und in beliebiger Auflösung (auch Großbildschirm mit Farbe) lauffähiges, absturzsicheres und schnelles Programm. Mit der OverScan-Karte gab es anfangs Probleme, die aber mit der neuesten Treiber-Software von OverScan behoben waren. Bei Betrieb mit den Matrix- oder Crazy-Dots-Karten sollte man ebenfalls die neueste Treiber-Software verwenden. DATA arbeitet weiterhin problemlos mit NVDI von Bela zusammen. Lediglich unter der Beta-Version von MultiTOS gab es noch Probleme, die aber nach Erscheinen der offiziellen Version lt. Autor behoben sein sollen. MultiGEM von MAXON bereitete dagegen keine Probleme. DATA 4.0 beweist wieder einmal, daß es möglich ist, ein bereits nach allen Seiten ausgereiftes Produkt noch weiter zu verbessern. Nach wie vor ist DATA der Standard für technisch-wissenschaftliche Anwendungen und für professionelle Datenanalyse auf dem ATARI. DATA hebt sich nicht nur durch den für das Gesamtprodukt vergleichsweise günstigen Preis, sondern auch durch das große Spektrum an Approximations- und Interpolationsalgorithmen von der PC-Weit ab.

K.-P. Dickscheidt

Bezugsquelle:
Dipl.-Phys.-Ing. Ralf Wirtz
Kasterstr. 30
W-5170 Jülich (ab 1.7.1993 neue PLZ: 52428)

Literatur:
[1] Ein Meßwert kommt selten allein - Grafische Analyse mit Data, ST Computer 4/89, S. 26ff.

[2] Was eine Auswertung ausmacht, ST-Computer 6/92, S.50ff.

Beispiel eines DATA-Layouts

DATA 4.0

Positiv:

professionelles Auswertungsprogramm
sehr gutes Handbuch
publikationsreife Ausgabequalität
GEM-konform
GDOS- und Speedo-Fonts

Negativ:

Speicherbedarf min. 2 MB



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