rho-Analyse - Datenpräsentation professionell
Die Darstellung von Meßdaten in Form von Kurven oder Grafiken ist seit geraumer Zeit Gegenstand immer neuer und verfeinerter Software-Innovationen. "rho-Analyse" von rhothron ist ein Vertreter dieser Software speziell für ATARI Computer.
Daß sich eine Firma wie rhothron, die sich auf professionelle Meß-, Steuer- und Regelungstechnik mittels der ATARI-Computer (seit neuestem auch mittels der IBM/DOS-kompatiblen Computer) spezialisiert hat, des Themas der Meßdatenauswertung angenommen hat, läßt bereits im Vorfeld Gutes hoffen. Die Software "rho-Analyse"- mittlerweile in der Version 2.12 erhältlich - ist demnach von Praktikern für die Praxis, also den konkreten Einsatz im Laborbetrieb, erstellt worden. Das Paket präsentiert sich in Form eines stabilen DIN-A5-Ringbuchordners und einer beiliegenden Diskette, auf der sich in gepackter Form die Software samt einiger Beispiele (davon später mehr) befindet. Doch zuerst einiges an Grundlagen: mit der Ermittlung von Meßdaten, sei es im Laborbetrieb, in Meßaufgaben während des Studiums oder schlicht bei der Berechnung von Wertepaaren im Mathematikunterricht, ist es zumeist nicht getan. Grafiken oder die visuelle Darstellung von mathematischen Funktionen sowie Tendenzabschätzungen in Form von Kurvenverläufen sagen in der Regel mehr aus als die bloße Betrachtung von Zahlentabellen. Diese Arbeit wurde früher mittels zeitraubender technischer Zeichnungen auf Millimeterpapier, Wahrscheinlichkeitspapier etc. bewältigt.
Seit der Einführung der Computertechnik und deren (mittlerweile) enormer Hardware-Fähigkeiten eroberten spezielle Analyse-, Auswertungs- und Meßdatenverarbeitungsprogramme den Markt. Doch auch mit der alleinigen Darstellung der Meßdaten ist es heutzutage nicht mehr getan: vielfältige Funktionen zur mathematischen Auswertung, Modifikation und Weiterverarbeitung der Daten sind heute eine Grundvoraussetzung für eine ordentliche Analyse-Software. Auch "rho-Analyse" orientierte sich an den Erfordernissen des Markts und stellt eine große Anzahl von zusätzlichen Funktionen bereit. Doch beginnen wir zuerst mit den grundlegenden Daten der Software. rho-Analyse läuft auf allen Computern der ATARI ST-, STE-, TT- und Falcon-Reihe, vorausgesetzt, Sie haben einen Speicher von mindestens 2 MByte zur Verfügung. Es ist in zweierlei Programmversionen erhältlich, wobei es sich zum einen um eine uneingeschränkt auf allen ATARI-Typen lauffähige und zum anderen um eine speziell auf Computer mit Coprozessor angepaßte Version handelt. Das Programm ist voll in GEM eingebunden und auch unter Multi-TOS funktionsfähig. Die Anzahl der Datenmengen, die das Programm verarbeiten kann, richtet sich ausschließlich nach dem zur Verfügung stehenden Speicher, so daß die erwähnten 2 MByte sicherlich nur für kleine Datenmengen ausreichen dürften. Die Installation der - nicht kopiergeschützten - Software ist denkbar einfach gelöst, indem alle Dateien der Diskette einfach auf die Festplatte kopiert werden und sich dort, nach dem gewohnten Doppelklick selbständig entpacken und einrichten.
Durchdachte Grundstruktur
rho-Analyse stellt die Grafiken oder auch Wertetabellen in GEM-Fenstern - den Auswertefenstern - dar, wobei die maximale Anzahl auf 4 Fenster begrenzt ist. Pro Fenster lassen sich jeweils 16 Kurven mit gemeinsamer Abszisse, aber getrennter, unabhängiger Ordinate abbilden. In dem sogenannten Layout-Fenster lassen sich aber später die vorher bestimmten Auswertefenster als Layout-Objekte in beliebiger Anzahl frei einbinden. rho-Analyse arbeitet voll vektororientiert und so weit wie möglich nach dem WYSIWYG-Prinzip (Einschränkungen durch GDOS-Fonts), wobei sich durch die Unterstützung von SpeedoGDOS auch Vektor-Fonts einbinden lassen. Da die darzustellende Datenmenge zumeist die abbildbaren Pixel-Zahlen übersteigt, stellt rho-Analyse eine kleinere Anzahl der Datenmenge dar, wobei jedoch die Extremwerte der Kurve nicht verschwinden. Die Kompressionsverfahren, die hierbei zum Einsatz kommen, sind Peak-Valley, Schwellwertänderung und die Kompression um einen festen Faktor. Wünscht der Anwender jedoch die Originalabbildung seiner Kurve mit den damit korrespondierenden Pixeln, so kann per Zoom die Kurve soweit wie erforderlich gedehnt werden. Ebenso lassen sich Ausschnitte sehr einfach per Maus und Cursor in x- und y-Richtung setzen und die jeweiligen Kurven eigenständig weiterbearbeiten. Nach dem Start des eigentlichen Hauptprogramms präsentiert sich die Bedienoberfläche von rho-Analyse in Form eines GEM-Fensters.
Die oberste Bildschirmzeile nehmen - wie gewohnt - die Drop-Down-Menüs Datei, Fenster, Kurven, Auswertungen, Parameter und Extras ein, die wir allesamt im folgenden genauer betrachten wollen. Das Menü "Datei" dient - wie der Name sagt - zur Steuerung der Ein- und Ausgaberoutinen des Programms. Zur manuellen Dateneingabe ist ein komfortabler Werteeditor vorhanden, den Sie entweder per Werteeingabe über die Tastatur oder in grafischer Form per Maus in einem geeigneten Diagramm (nach Bestimmung der Wertebereiche) bedienen. Der Import und Export (einschließlich Kompression) von Meßdaten ist auf zweierlei Arten möglich: einmal als reine ASCII-Datei mit individuell bestimmbarer Formatkennzeichnung (Anordnung in Zeilen oder Spalten etc.) sowie als RBF-Datei (rhothron binary format), bei dem die einzelnen Daten in ihrer entsprechenden Datenbreite verarbeitet werden.
Um kompatibel zu vielen anderen datenverarbeitenden Programmen zu bleiben, besitzt rho-Analyse auch noch die Möglichkeit, die Daten in reiner Binärform abzuspeichern, wobei Datenbreiten von 8, 12 und 16 Bit Verwendung finden. Der Menüpunkt "Ausgabe" dient zur Ausgabe der Kurven über die GDOS-Erweiterung des Betriebssystems. Zur Verfügung stehen hier Plotter, Drucker und Metafile in Landscape oder Portrait. Dies ist allerdings (leider!) die einzige Möglichkeit, die Kurven auszugeben. Ein GDOS ist also auf alle Fälle notwendig. Für die Einbindung der erstellten Kurven in Text- oder Grafikprogramme ist schließlich ein Menüpunkt "IMAGE speichern" vorhanden, der entweder das Fenster oder einen beliebigen Ausschnitt als IMG-File abspeichert.
Im nächsten Drop-Down Menü - "Fenster" definieren Sie die speziellen Funktionen der Verwaltung bzw. Zuordnung von Kurven/Daten in die Fenster. Sehr komfortabel gelöst, lassen sich hier die verschiedenen Kurven (bis zu 16 Kurven pro Fenster) in den 4 Fenstern - per einfachem Verschieben mit der Maus - plazieren. Nach Anklicken des entsprechenden Fensters enthalten diese - ähnlich einer Subdirectory-Struktur - dann die entsprechenden Kurven. Außerdem lassen sich hier spezielle Infodaten für jede Kurve zuordnen wie z B. Benennung der x- und y-Achsen, Name der Kurve, Datum, Zeit etc., wie auch wichtige Werte der Kurve (Länge x- und y-Extrema etc.) ablesen. Bei den weiteren Menüpunkten handelt es sich um reine Fensterverwaltungsoperationen wie Schließen, Wechseln der Fenster und deren Anordnung am Bildschirm. Das folgende Drop-Down-Menü "Kurven" dient zur Manipulation der Daten und ist so vielfältig in seinem Funktionsumfang, daß wir es verständlicherweise nur im Ansatz beschreiben können. Es lassen sich Ausschnitte aus vorhandenen Kurven per Maus (einschließlich exakter Koordinatenangabe) ausschneiden sowie die Zuordnung von Quellkurve und Zielkurve (die neue Kurve) bestimmen. Im weiteren läßt sich die Kurve oder der gewählte Kurventeil auch mathematischen Operationen unterziehen. So kann z.B. per linearer, kubischer Spline- oder Akima-Interpolation die Kurve interpoliert werden. Ob diese Funktion auf die Stützstellenanzahl oder deren Abstand basiert, geben Sie ebenso vorab an, wie den Bereich der Kurve, der interpoliert werden soll. Besonders hervorzuheben ist auch die Funktion "digitaler Filter", mit der ein digitaler Filter über die Kurve gerechnet wird. Die Art des Filters hängt von dessen Koeffizienten ab, die aus einer externen Datei zu laden sind. Hierbei stellt das Programmpaket bereits eine fertige Filterdatei (Tiefpaß 64-Taps) zur Verfügung. Die nächsten beiden Menüpunkte "Komprimierung" und "Mittelung" legen zum einen eines der drei Komprimierungsverfahren (fester Faktor, Peak Valley, Schwelle) fest und erlauben Ihnen zum anderen, einen "gleitenden Mittelwert" der Kurve (mit und ohne Vorzeichenbeachtung) zu ermitteln. Der letzte Menüpunkt des Drop-Down-Menüs "Kurven" ermöglicht das Verbinden von zwei Kurven, wobei Sie zwischen "Kurven einfügen" und "Kurven anhängen" wählen und das Programm dann nach einer exakten Koordinatenangabe oder Cursor-Position die Kurve plaziert.
Ein weiteres mit sehr komplexen Funktionen ausgestattetes Drop-Down-Menü ist das Menü "Auswertung". In diesem Menü steht ein Formel-Interpreter bereit, der neben den üblichen Grundrechenarten auch kurvenbezogene Operationen zuläßt. Hierbei kann man beispielsweise vorhandenen Kurven Variablen zuordnen oder Kurven mathematisch miteinander verknüpfen (z.B. Addition, Subtraktion etc.). In einem weiteren Menüpunkt läßt sich die Häufigkeitsverteilung der Kurve berechnen. Nach der erforderlichen Bereichswahl und Bestimmung der Klassenbreite oder Klassenanzahl ermittelt rho-Analyse das entsprechende Histogramm. Zwei weitere - nur kurz erwähnte - Menüpunkte sind "Ableitung" zur Ermittlung der ersten (und folgenden) Ableitung der Kurve sowie der Menüpunkt "Stammfunktion", der den Verlauf der Stammfunktion der Ursprungskurve ermittelt. Zur Bestimmung des Flächenwertes einer Kurve ist zusätzlich die Funktion "Integration" vorhanden.
Falcon-DSP genutzt
Ein äußerst wichtiger und - wie wir meinen - hervorragend implementierter FFT-Algorithmus erlaubt die Fast-Fourier-Transformation zur Frequenzanalyse von Signalen. Beim Einsatz des Programms auf einem Falcon übernimmt der interne DSP die Berechnung der FFT per externem LOD-File, wobei das Programm automatisch - für den Anwender unbemerkt - den DSP konfiguriert (Begrenzung auf 2048 Stützstellen). Grundsätzlich besteht bei der FFT mit rho-Analyse die Möglichkeit. die Ausgabe nach Betrag (in db), Phase, Real- und Imaginärteil aufzuteilen, wobei der Gleichspannungsanteil ausgeblendet werden kann.
Zusätzlich bietet rho-Analyse noch die Einblendung von verschiedenen Fensterfunktionen wie z.B. Blackman, Dreieck, Hamming, Hanning, Kaiser etc. (insgesamt 11 Fenster im Programmpaket enthalten) an.
Im nächsten Menüpunkt lassen sich statistische Werte der Kurve wie etwa Mittelwert, Minimum und Maximum sowie die Standardabweichung ermitteln. Schließlich verfügt rho-Analyse auch über eine Regressionsfunktion (lineare, logarithmische, exponentielle und Leistungsregression). die zum einen die Regressionskurve bestimmt und zum anderen die dazugehörigen Regressionskoeffizienten ermittelt und ausgibt. Die beiden letzten Drop-Down-Menüs "Parameter" und "Extras" dienen einerseits zum Einstellen und Abspeichern (Laden) der Parameterdateien und andererseits zur Verwaltung und Erstellung von Layouts, in die Sie Ihre Kurven übertragen und dann komfortabel weiterverarbeiten können. Wichtige "Parameter" sind z.B. Informationen über die Fensterdarstellung (Schrift, Farben etc.) und auch über die bemerkenswerte "Wasserfalldarstellung". Hierbei zeichnet das Programm die Kurven hintereinander versetzt mit bestimmten Abständen und Winkeln.
Kurze Einarbeitungszeit...
Hat man eine Kurve eingelesen oder selbst bestimmt, so öffnet sich das eigentliche Auswertfenster, das die Kurve in ihrer "Rohform" - aber bereits skaliert - darstellt. An der oberen Fensterzeile befindet sich eine Icon-Leiste, mit der sich eine Vielzahl von Operationen durchführen lassen. So können Sie per einfachem Mausklick zwischen Tabellen- bzw. Wertedarstellung und der eigentlichen Kurvendarstellung umschalten. Im weiteren finden sich Icons für diverse Zoomoperationen in x- und y Richtung sowie Maxima- und Minimaanpassung. Auch läßt sich per "Einstell-Icon" sehr schnell zwischen den einzelnen Darstellungsformen für die Kurve umschalten. So selektieren Sie hier z.B. Linienzüge, Analog- oder Digitaldarstellung sowie Peaks und Balkendiagramme. Des weiteren definieren Sie in diesem Icon auch die Linienbreite, Farbe und verschiedene Füllattribute.
Mit weiteren Icons stellen Sie die Markerformen, die Skalierungen der Achsen (mit verschiedenen Zahlenformaten) ein, oder Sie verwenden eines der Such- oder Scan-Icons zur Auffindung von wichtigen Meßwerten. Besonders interessant ist auch das Bemaßungs-Icon, mit dem Sie die Kurve nach bestimmten Kriterien vermessen und bemaßen. Haben Sie Ihre Kurve wunschgemäß erstellt, so fehlt meist noch die eine oder andere Skizze zur Versuchsanordnung oder Beschriftung. Auch hier unterstützt rho-Analyse den Anwender mit einigen durchdachten Funktionen: so besitzt rho-Analyse z.B. ausgefeilte Zeichenoperationen (Rechteck, Linie, Kreis etc.) und Texteinbindungen (verschiedene Attribute, Winkel, Größe), mit denen sich dokumentationsreife Meßdiagramme erstellen lassen.
Zum Handbuch
Das Handbuch wird in der endgültigen Version in einem Ringbuchordner (DIN A5) erscheinen. Wir erhielten es bereits vorab in gehefteter Form (DIN A4). Es führt den Anwender auf knapp 60 Seiten in das Progamm ein und trägt dank vieler Grafiken sehr schnell zu ersten Erfolgserlebnissen bei. Alle Funktionen des Programms werden zumindest einführend erklärt, wobei rhothron bei den mathematischen Funktionen durchaus das Know-how besäße, diese etwas ausführlicher zu erläutern. Auch vermißten wir an dieser Stelle einige Bemerkungen zur Implementation des DSP-Algorithmus sowie zur Erstellung eigener Filterkoeffizienten.
Fazit
Alles in allem bietet rho-Analyse genügend Funktionsvielfalt zur raschen und komfortablen Darstellung von Meßdaten. Die Bedienung und Handhabung des Programms ist durchdacht gelöst, so daß auch bei nur gelegentlicher Benutzung keine stundenlange Einarbeitungszeit anfällt. Es ist betriebssicher, läuft auf allen ATARI-Computern unter verschiedensten Auflösungen und bedient sich neben der farbigen Darstellung der Grafiken auch der DSP-Unterstützung des Falcon030. Im Praxiseinsatz konnten bereits nach einigen Minuten präsentationsreife Grafiken erzeugt werden, was nicht zuletzt auf die praxisnahe Programmierung zurückzuführen ist. Lediglich beim Einsatz eines Großbildschirms fiel die lange Zeit zum Bildschirmaufbau unangenehm auf. Ebenso würden wir - und sicherlich viele Anwender ebenso - uns in der nächsten Version spezielle Druckertreiber wünschen, um die Kurven auf Plotter oder Tintenstrahldruckern z.B. in Farbe ausgeben zu können. Preislich hält sich das Programm in einem Rahmen, der für ein professionelles Programm wie rho-Analyse nicht zu hoch angesetzt ist.
Bezugsquelle: rhothron GmbH Entenmühlstr. 57 66424 Homburg
rho-Analyse
Positiv:
- sehr gute Bedienerführung
- vielfältige Funktionen
- erstklassige grafische Darstellung der Meßwerte
Negativ:
- knappes Handbuch
- langsamer Bildschirmaufbau
Hans Hoffmann