Прежде всего, хочу извиниться перед читателями, за то, что продолжение первой статьи запоздало, простуда подкралась незаметно. Ну, вот я готова представить вашему вниманию следующую часть рассказа о правильном составлении ТЗ. В прошлой статье я постаралась ответить на вопросы: что такое ТЗ, зачем оно нам необходимо и кто должен его писать. Также постаралась раскрыть возможные последствия отсутствия ТЗ и его неграмотного написания. В этой части я постараюсь рассказать, что нужно и как нужно писать в первых четырех частях ТЗ.

Дарья Устюгова
by Sparky ustyugova90@mail.ru

Введение

В прошлой части материала я привела содержание ТЗ, сложившееся у меня на основе написанных мною ТЗ и прочтенных книгах. Для того, чтобы не заставлять вас искать содержание в прошлом номере и сохранить целостность повествования, приведу его еще раз.

Прежде, чем начать разбор того, что же нам писать в ТЗ, хочу затронуть еще один формальный и очень важный момент: оформление ТЗ. Касаться моментов оформления текста ТЗ я не буду, все описано в ГОСТ 19.106-78 Требования к программным документам, выполненным печатным способом. Что же я хочу обсудить? Я хочу заострить ваше внимание на титульном листе. Что же в нем такого важного и ценного? Именно на нем ставятся подписи разработчика и заказчика. Собственно только после того когда мы и заказчик поставим их, можно приступать к работе. До этого момента ТЗ не имеет никакого юридического веса. Здесь необходимо вспомнить о плюсе ТЗ: ТЗ документ официальный. И именно на его основе будет решаться, выполнили ли мы все необходимые работы. Как оформить титульный лист описано в ГОСТ 19.104-78 Основные надписи. Теперь мы разберемся с каждым пунктом содержания по отдельности.

Содержание ТЗ:

1. Введение
     1.1. Наименование программы
     1.2. Краткая характеристика области применения программы
     1.3. Сроки исполнения работ
2. Основания для разработки
     2.1. Заказчик
     2.2. Исполнитель
     2.3. Основание для разработки
3. Назначение разработки
     3.1. Общая концепция системы
     3.2. Описание функциональности системы
4. Требования к программе
     4.1. Требования к информационным структурам и методам решения
     4.2. Требования к функциональным характеристикам
     4.3. Требования к надежности
         4.3.1. Требования к обеспечению надежного функционирования системы
         4.3.2. Типы отказов при работе с системой
         4.3.3. Время восстановления после отказа
         4.3.4. Допустимые потери данных при отказе
         4.3.5. Важная информация, которая должна быть защищена от разрушения
         4.3.6. Отказы из-за некорректных действий пользователей системы
     4.4. Условия эксплуатации
         4.4.1. Климатические условия эксплуатации
         4.4.2. Требования к квалификации и численности персонала
     4.5. Требования к составу и параметрам технических средств
         4.5.1. Требования к серверному аппаратному обеспечению
         4.5.2. Требования к клиентскому аппаратному обеспечению
         4.5.3. Требования к сетевому аппаратному обеспечению
     4.6. Требования к информационной и программной совместимости
         4.6.1. Требования к исходным кодам и языкам программирования
         4.6.2. Требования к программным средствам, используемым программой
         4.6.3. Требования к защите информации и программы
     4.7. Маркировка и упаковка
     4.8. Транспортировка и хранение
    4.9. Специальные требования
5. Требования к программной документации
6. Технико-экономические показатели
7. Стадии и этапы разработки
     7.1. Стадии разработки
     7.2. Этапы разработки
     7.3. Содержание работ по этапам
8. Порядок контроля и приемки
     8.1. Виды испытаний
     8.2. Общие требования к приемке работ
9. Порядок корректировки Технического задания

Наименование программы

В данном пункте все довольно просто и банально… Мы просто пишем имя нашей программы. Ничего сложного, главное наша фантазия.

Краткая характеристика области применения программы

Здесь описываем, в какой предметной области будет применяться наше творение. Для того чтобы было более понятно приведу пример из моей практики: Программа применяется для автоматизации учета имеющихся книжных изданий, имеющихся читателей, выдачи книжных изданий.

Сроки исполнения работ

Вот мы и подошли к одному из самых сложных пунктов. Наверное, многие читали байку о том, как программисты строят дом. Для тех, кто не слышал, обязательно прочитайте. Да я согласна ставить перед собой сроки выполнения работ тяжело. Часто мы не укладываемся в указанные нами сроки. С чем же это связанно? С тем, что мы не умеем планировать свое время, не можем правильно рассчитать количество ресурсов, которые нам понадобятся для достижения поставленной цели, также нельзя сбрасывать со счетов прочие форс-мажорные обстоятельства.

Вообще советую прочитать такие книги как:

• Фредерик Брукс: «Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы»
• Йордан Э., Йордон Эдвард: «Путь камикадзе: Как разработчику программного обеспечения выжить в безнадежном проекте»

Описывать этот пункт в общих чертах и на основе своих проектов, довольно сложно. Нужно помнить, что проекты могут отличаться в корне: сложностью, количеством исполнителей, профессионализмом исполнителей и т.д. Поэтому просто скажу: читайте про управление проектами, в частности про Project Time Management.

Но программу мы пишем для конкретного заказчика, и не факт что заказчик не поставит перед нами какие-то свои сроки. Скорее всего, поставит. Что же нам делать в этом случае? Мы на время забываем про сроки, предложенные или навязанные заказчиком, и рассчитываем их самостоятельно. Дальше все будет зависеть от того, насколько наши сроки и сроки заказчика будут отличаться. Если они совсем не различаются или заказчик предлагает более длительный срок, мы соглашаемся. Ни в коем случае нельзя говорить заказчику: «Что это за гигантские сроки, мы справимся в 2 раза быстрее». Мы, конечно, теоретически сможем это сделать, а если мы сократим сроки и не успеем, мы останемся в «минусе». Поэтому некий запас во времени никогда не помешает. Мы рассмотрели оптимальный вариант, но сроки, предложенные заказчиком, могут оказаться меньше. Что же делать в таком случае? Вариантов немного – всего 3.

• Первый вариант: сразу же скажу он самый наихудший. Согласиться на эти сроки. Почему же? Если сроки чуть меньше наших, это не смертельно, но довольно опасно. Согласитесь, работать на износ довольно тяжело, но все-таки возможно, вот только не известно насколько это уменьшит реальные сроки, и уменьшит ли. Вообщем решать придется самостоятельно, во многом решение будет зависеть от того насколько вас заинтересует проект и какие риски появятся, если вы не уложитесь в сроки.

  Но, если сроки отличаются сильно, и мы беремся за этот проект, проект сразу, же можно записывать в безнадежные, а нам готовить компенсацию заказчику, потому как зачастую заказчику не достаточно фразы: «подождите еще месяц и все будет сделано». Нет, конечно, заказчик может подождать месяц, но вот, если нам понадобится второй, заказчик задумается, и все может закончиться плачевно для нас. Заказчик сможет наказать нас рублем или еще хуже – обратиться в суд, нужно отметить, что основания для этого у него будут. Также может пострадать наша репутация, и если заказчику понадобится еще какая-либо программа, вероятно, что к нам он уже не обратится, еще и отговорит своих партнеров и просто знакомых.

  Тут мы снова подошли к мысли о том, что ТЗ документ официальный. И если там написано, что мы должны завершить свою работу 12.12.2010, то мы должны это сделать.

• Второй вариант: отказаться от выполнения этого проекта.
• Третий вариант: самый наилучший для нас, но не факт что это устроит заказчика. Необходимо ему объяснить, что уложиться в сроки, предложенные им нереально. Сделать это нужно в доступной для его понимания форме.

В заключение хочу сказать, что начинать нужно именно с 3 варианта. Заказчик тоже человек, и если грамотно аргументировать, почему наше детище не может родиться быстрее определенного нами срока.

Заказчик

В данном пункте нет ничего нетривиального, просто пишем, кто является нашим родным и любимым заказчиком

Исполнитель

Данный пункт похож на предыдущий, но есть одна особенность, если мы работаем в команде, необходимо упомянуть обо всех участниках проекта, указать одного себя любимого недостаточно. Нет, конечно, это можно сделать, но в таком случае, за все косяки будем отвечать самостоятельно. Заказчику будет все равно, что это ошибка Васи, которого заказчик никогда не видел, и ранее о нем не слышал.

Основание для разработки

Еще один довольно важный пункт. В большинстве случаев помимо ТЗ, заказчик и исполнитель заключают договор, за подробностями обращаемся к гражданскому и трудовому кодексам. В ТЗ указываем, что был подписан договор на указание услуги по созданию программного продукта, указываем номер договора. Если договора нет, этот пункт будет отсутствовать.

Общая концепция системы

Для того чтобы написать этот пункт необходимо провести анализ предметной области для которой предназначена наша программа, определить какие бизнес-задачи будут решать с ее помощью. Но в данном пункте не требуется глубокий анализ, все это ждет нас впереди. Просто описываем, зачем же наше творение создается, и какой же от него будет толк. Для того чтобы более понятно приведу пример: Система позволяет организовать работу библиотекаря, систематизировать информацию об имеющихся книжных изданиях, студентах, преподавателях и сотрудниках использующих библиотеку.

Описание функциональности системы

Вот мы и подошли к одному из самых важных пунктов. Именно в этом пункте описываются функциональные требования к приложению. Если вдруг случится так, что заказчик предъявит нам претензии, это будет, чуть ли не первый пункт проверки экспертов. Поэтому его написанию стоит уделить особое внимание. Именно здесь в большей степени описывается то, что от нас хочет заказчик. Но не нужно забывать, что в половине случаев, заказчик сам не совсем понимает, что, же его душе хочется увидеть в нашем творении, и мы должны каким-то образом это из него вытянуть. Как уже писала в предыдущей статье, это отдельное искусство. Договоримся, что все функциональные требования были сформулированы, осталось их записать в ТЗ.

Как же это сделать? Если в системе представлено несколько категорий пользователей, мы должны это отразить. Кроме того все функции нужно разделить между этими категориями. Если такого разделения нет, то просто перечисляем функции, которые будет выполнять наше приложение.

Есть небольшой нюанс, если приложение добавляет/изменяет какие-либо данные, в скобках необходимо написать какие именно данные добавляются/изменяются. В противном случае, когда при сдаче программы в эксплуатацию заказчик скажет: «А почему в этой табличке нет поля телефон» мы не сможем ему аргументировано возразить. А в случае если мы укажем, какие именно поля содержит таблица, мы просто показываем заказчику документ, в котором написано что этого поля быть не должно.

Требования к информационным структурам и методам решения

Название данного пункта звучит страшно, но на самом деле ничего страшного и не понятно в нем нет. Просто описываем, какие технологии будут применяться в нашем приложении. Чтобы стало совсем понятно, приведу пример: система должна быть реализована согласно технологии «клиент-сервер»; В качестве сервера используется СУБД – сервер; Взаимодействие клиентской и серверной частей системы должно осуществляться согласно протоколу TCP/IP.

Требования к функциональным характеристикам

Этот пункт дублирует пункт Описание функциональности системы, только в более литературной форме. Также здесь описывается, каким образом реализуется взаимодействие с пользователем, например, при помощи набора первичный и вторичных форм.

Требования к обеспечению надёжного функционирования системы

Вот мы и добрались до формальных пунктов, которые пишутся по шаблону. В данном пункте описывается что должен предпринимать заказчик для того чтобы наша программа работала надежно. Просмотрев большое количество ТЗ, я пришла к выводу, что текст данного пункта везде одинаков, поэтому просто приведу его ниже.

Надежное (устойчивое) функционирование программы должно быть обеспечено выполнением Заказчиком совокупности организационно-технических мероприятий, перечень которых приведен ниже:

• Организацией бесперебойного питания технических средств;
• Использованием лицензионного программного обеспечения;
• Регулярным выполнением рекомендаций Министерства труда и социального развития РФ, изложенных в Постановлении от 23 июля 1998 г. «Об утверждении межотраслевых типовых норм времени на работы по сервисному обслуживанию ПЭВМ и оргтехники и сопровождению программных средств»;
• Регулярным выполнением требований ГОСТ 51188-98. Защита информации. Испытания программных средств на наличие компьютерных вирусов;

Типы отказов

Следующий пункт, текст которого тоже не меняется. Здесь мы просто описываем, какие типы сбоев возможны. В процессе работы системы могут случаться отказы следующих типов:

• Сбои в подсистеме работы с сетевыми соединениями (ошибки, связанные с передачей информации между сервером и клиентами, а также ошибки при работе с базой данных системы);
• Отказы, вызванные сбоем электропитания технических средств (иными внешними факторами);
• Отказы, вызванные неисправностью технических средств;
• Отказы, вызванные не фатальным сбоем (не крахом) операционной системы;
• Отказы, вызванные фатальным сбоем (крахом) операционной системы.

Время восстановления после отказа

Этот пункт напрямую связан с предыдущим. Мы просто указываем, какое количество времени понадобится на восстановление работы нашего приложения при возникновении сбоев типы, которых описаны выше. Причем конкретное время в минутах указывать не обязательно. Допустим, если произошел отказ, вызванный фатальным сбоем операционной системы, достаточно написать: время восстановления не должно превышать времени, требуемого на устранение неисправностей технических средств и переустановки программных средств.

Допустимые потери данных при отказе

Каким бы надежным приложением не было наше приложение, сбои в его работе и работе операционной системы и технических средствах возможны. Для того чтобы заказчик знал чего же ему ждать после сбоя как раз и пишется этот пункт. Мы, конечно же, мы можем написать, что при сбое данные потеряны, не будут. К сожалению это вариант утопический. Полная противоположность этому варианту, данные будут потеряны полностью. Но это не устроит нашего любимого заказчика. Думаю, это никого не устроит, тем более, когда транзакциями, механизмами резервного копирования и восстановления никого не удивишь. Думаю для того чтобы стало понятно что писать, я приведу пример: при сбое в подсистеме работы с сетевыми соединениями допускается потеря информации, относящейся к тому справочнику или к той читательской карточке, о которой информация передавалась по каналу связи в момент сбоя. Главным критерием при определении допустимых потерь информации при сбое в перечисленных компонентах является сохранение целостности данных системы.

Важная информация, которая должна быть защищена от разрушения

Почти в каждом приложении есть информация, которая всегда должна оставаться целостной. Данный пункт предназначен для того чтобы зафиксировать что именно относится к наиболее важной информации, какие именно данные необходимо обезопасить в первую очередь. Допустим, что наше приложение работает с какой-либо БД, то, прежде всего, необходимо обеспечить целостность этой БД.

Отказы из-за некорректных действий пользователей системы

Всегда нужно помнить о том, что пользователи бывают разные. Исходя из личного опыта, половина из них общается с компьютером на Вы. Следовательно, наше творение должно терпеть все нападки таких пользователей и не падать. Поэтому срочно вспоминаем про try catch =) Нет, конечно, можно не обрабатывать ошибочные ситуации, но это не правильно. Поэтому в данном пункте пишем, что такие отказы не возможны и реализуем это.

Климатические условия эксплуатации

Работа программы зависит от того сможет ли работать технические средства в данных климатических условиях, поэтому пишем: климатические условия эксплуатации, при которых должны обеспечиваться заданные характеристики, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к техническим средствам в части условий их эксплуатации.

Требования к квалификации и численности персонала

Здесь указываем минимальное количество персонала, который будет работать с нашей программой, также описываем требования к их образованию. Также для каждого пользователя указываем, какие задачи он будет решать, используя наше приложение.

Требования к составу и параметрам технических средств

Все мы хотя бы раз играли в компьютерные игры, держали коробочку от диска, на которой пишут какими характеристиками должен обладать компьютер, чтобы мы могли насладиться игрой. Вот замечательный пример, иллюстрирующий данный пункт ТЗ.

Требования к исходным кодам и языкам программирования

Данный пункт предназначен для отображения прихотей очень привередливых заказчиков разбирающихся в языках программирования. Если по каким-то причинам заказчик просит или требует, чтобы приложение было написано на конкретном языке, именно это отмечаем в данном пункте. Также здесь отмечаем, хочет ли получить заказчик исходники программы.

Требования к программным средствам, используемым программой

Здесь описываем, что же из стороннего софта необходимо для работы нашей программы, начиная с операционной системы и заканчивая каким-нибудь ODBC-драйвером.

Требования к защите информации и программы

Нам может несказанно «повести» и заказчик скажет, что в его приложении будет обрабатываться коммерческая тайна или еще хуже персональные данные или государственная тайна. В таком случае нам придется читать различные ФЗ и реализовывать все требования описанные там. А в ТЗ необходимо отметить какие именно требования по защите информации были выполнены. Но все может быть проще в том случае если заказчик просто попросит сделать авторизацию или что-то подобное.

Если же заказчик не предъявляет никаких требований к защите информации, мы должны не забыть указать это, чтобы исключить какие-либо вопросы при сдаче проекта.

Маркировка и упаковка

В данном пункте описывается, по какому принципу будут нумероваться версии данной программы. Также указывается, на каких носителях программа будет распространяться.

Транспортировка и хранение

Увидев этот пункт впервые, я улыбнулась, потому как что в нем писать не понятно. До сих пор данный пункт остается загадкой, поэтому просто приведу, если можно так выразить свою отписку: специальных требований к транспортировке и хранению не предъявляется.

Специальные требования

Для чего нужен данный пункт? Поясню, если у заказчика остались требования, которые мы не сможем включить ни в один из предыдущих пунктов, то записываем их сюда. Зачем их вообще записывать? Не забываем, что именно ТЗ определяет «все ли мы сделали» и в нем должны быть указаны все требования заказчика.

Вместо заключения

Вот я и рассказала вам о первых четырех главах ТЗ, надеюсь, что вам после прочтения уже не страшно при упоминании ТЗ, вы уже имеете представление о том, что и как в нем писать. В дальнейшем, расскажу об оставшихся моментах.

Источники

• ГОСТ 19.201-78 Техническое задание, требования к содержанию и оформлению http://www.nist.ru/hr/doc/gost/19201-78.htm
• ГОСТ 19.106-78 Требования к программным документам, выполненным печатным способом. http://www.nist.ru/hr/doc/gost/19106-78.htm
• «В круге разработки» Наталья Дубова http://citforum.ru/SE/project/circle
• Единая система программной документации (ЕСПД) http://www.philosoft.ru/espd.zhtml
• Комплексный/Унифицированный процесс разработки ПО http://www.rup-rus.ru
• Введение в управление проектами http://www.prjman.ru/theory/32

Статья из девятого выпуска журнала «ПРОграммист».

Получение спектра в радиотехнике уже стало обыденным явлением. Появились как аппаратные высокоскоростные реализации, например от таких брендов как Tektronix, так и совмещенные варианты анализаторов на основе DSP процессоров или ПЛИС в промышленных или офисных компьютерах. Данным материалом мы начинаем цикл статей посвященных теме анализа спектра сигналов и их визуализации, для чего сегодня разработаем компонент, работающий с цифровым аудиопотоком, и освоим методику Фурье-анализа применительно к распознаванию DTMF.

Сергей Бадло
by raxp http://raxp.radioliga.com

Краткий экскурс…

Спектроанализатор* — это прибор для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электромагнитных колебаний в заданной полосе частот и бывает как параллельного или последовательного типа, так и совмещенным. По способу обработки — различают аналоговые и цифровые, а по характеру анализа — скалярные (получение частотно-амплитудных спектров) и векторные (фазо-частотных спектров).

Анализатор спектра позволяет определить амплитуду и частоту спектральных составляющих, входящих в состав анализируемого сигнала. Важнейшим его параметром – является разрешающая способность, т.е. наименьший интервал по частоте между двумя гармониками, которые еще можно измерить.

Рис. 1. «Преимущества софтовых вариантов очевидны лишь на малых частотах, либо при использовании аппаратно-программных реализаций»

Физический смысл или… для чего мы учим математику

Вспомним курс математики [1-6]. Как вы знаете, периодическим сигналом называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через некоторый интервал времени T, который называется периодом. Простейшей формой периодического сигнала является гармонический сигнал или синусоида, которая характеризуется амплитудой, фазой и периодом. Все остальные сигналы будут негармоническими.

Cуществует общая методика исследования периодических негармонических сигналов, основанная на разложении сигналов в ряд Фурье. Данная методика заключается в том, что всегда можно подобрать ряд гармонических сигналов с такими амплитудами, частотами и начальными фазами, алгебраическая сумма ординат которых в любой момент времени равна ординате исследуемого несинусоидального сигнала. В общем случае, ряд Фурье записывают в виде суммы бесконечного числа гармонических составляющих разных частот (см. формула):

где k — номер гармоники;
k? — угловая частота k- ой гармоники;
? = 2*pi/T — угловая частота первой гармоники;
? — начальная фаза сигнала;
Uo — нулевая гармоника.

Для выделения спектра в радиотехнике, как правило, используется быстрое преобразование Фурье (БПФ). БПФ — это быстрый алгоритм вычисления дискретного преобразования Фурье. То есть алгоритм вычисления за количество действий, меньшее чем O(N2), требуемых для прямого вычисления ДПФ.

Для чего нужно быстрое преобразование Фурье? Допустим у нас есть периодическая функция изменяющаяся по закону синуса x = sin(t) (см. рисунок 2). Максимальная амплитуда этого колебания равна 1. Если умножить его на некоторый коэффициент A, то получим тот же график (см. риснок 3), растянутый по вертикали в A раз: x = A*sin(t)

Рис. 2. Периодическая функция

Рис. 3. Увеличение амплитуды

Период колебания равен 2pi. Если мы хотим увеличить период до T, то надо умножить переменную t на коэффициент [0; 1]. Это вызовет растяжение графика по горизонтали: x = A*sin(2pi/T). Как вы знаете, частота колебания обратна периоду: f = 1/T. Также говорят о круговой частоте, которая вычисляется по формуле: ? = 2pi/T, где x = A*sin(?t).

И, наконец, есть фаза, обозначаемая как ?. Она определяет сдвиг графика колебания влево. В результате сочетания всех этих параметров получается гармоническое колебание (гармоника) или спектральная составляющая.

Если изменить фазу на 90 градусов, то можно перейти от синуса к косинусу. Для удобства, далее будем работать с функцией косинуса:

Преобразуем по формуле косинуса суммы:

Выделим элементы, независимые от времени t, и обозначим их как Re и Im (действительная и мнимая части):

По величинам Re и Im можно однозначно восстановить амплитуду и фазу исходной гармоники:

Теперь возьмем обратное преобразование Фурье:

И выполним над этой формулой следующие действия:

разложим каждое комплексное Xn на мнимую и действительную составляющие Xn = Re + j*Im разложим экспоненту по формуле Эйлера на синус и косинус действительного аргумента перемножим внесем множитель 1/N под знак суммы и перегруппируем элементы в две суммы:

Как видите, слева стоит действительное число Xn, а справа две суммы, одна из которых помножена на мнимую единицу j. Сами же суммы состоят из действительных слагаемых. Отсюда следует, что вторая сумма равна нулю, если исходная последовательность была действительной. Отбросим ее и получим:

Поскольку при дискретизации мы брали tn = nT/N и Xn = F(tn), то можем выполнить замену: n = tn*N/T. Следовательно, в синусе и косинусе вместо 2pi*k*n/N можно написать 2pi*k*tn/T. В результате получим:

Сопоставим эту формулу с формулами для гармоники:

Следовательно, сумма представляет собой сумму из N гармонических колебаний разной частоты, фазы и амплитуды:

Далее будем функцию Gk(t) = Ak*cos(2pi*tk/T + ?k) называть k-й гармоникой. Амплитуда, фаза, частота и период каждой из гармоник связаны с коэффициентами Xk формулами:

Физический смысл дискретного преобразования Фурье состоит в том, чтобы представить некоторый дискретный сигнал в виде суммы гармоник. Параметры каждой гармоники вычисляются прямым преобразованием, а сумма гармоник обратным. При обратном преобразовании мы восстановим исходный или обработанный сигнал.

Описание компонента спектроанализатора

Разрабатываемый компонент предназначен для построения спектра аудио-сигнала, кодирования и декодирования двух-тоновых посылок DTMF (Dual Tone Multi Frequency) и получения «сырых» отсчетов в реальном времени. Его можно использовать в системах сигнализации, различных плеерах аудио-видео файлов и учебных программах работы со звуком. В основу работы компонента положено использование алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Входным является внутренний буфер с аудиоданными, частотой дискретизации 44100 герц и форматом 16 бит/семпл. Длина буфера фиксирована, в данной версии компонента выбор не реализован и ограничен величиной в 3000 отсчетов. Сам компонент невизуальный.

Внешние свойства и события компонента:

• property About — Copyright 🙂
• property DTMF_keys — строка для генерации DTMF
• property DTMF_volume — установка амплитуды генерации
• property DTMF_duration_ms — установка длительности генерации
• property FFT_point — выбор количества точек преобразования БПФ
• property FFT_window — выбора типа сглаживающих окон
• property Key — событие декодированных команд DTMF
• property Spektra — // — выдача спектра после БПФ
• property DataOsc — // — выдача «сырых» отсчетов с аудио-буфера

Результат работы компонента и типичный спектр сигнала DTMF с его распознаванием представлен на (см. рисунок 4):

Рис. 4. Визуализация сигнала. Типичный спектр сигнала DTMF

Практика. Разработка ПО и средства отладки

Итак, приступим к основной задаче. Для работы нам следует запастись следующим:

• среда разработки TurboDelphi-Lite portable
• аудиокарта

Вкратце, процедура (прямого) БПФ в компоненте будет включать в себя следующие шаги:

• берем из сигнала N выборок кратным степени 2, т.е. 2^k
• рассчитываем комплексное БПФ, мнимые части заполняем нулями, получаем 2N значений
• амплитуду сигнала для каждой гармоники получаем складывая квадраты действительной и мнимой части и извлекая из суммы корень квадратный
• получаем N значений, из которых значения от 0 до (N/2-1) представляют наш спектр в области от 0 до половины частоты дискретизации, вторую половину (зеркалку) отбрасываем
• для адекватного представления пересчитываем в дБ, с учетом максимальной величины в выборке по формуле 20lg(Ai/Amax), для напряжений
• при необходимости используем различные сглаживающие окна для взвешивания входного сигнала во временной области, например Блэкмана-Харриса
• добавляем порог чувствительности (подставку)
• результаты выводим в качестве события компонента, например, используя series для подключения к TChart-у

Разбор принципов генерации и декодирования DTMF сигналов проведен в статье [6] и в данном материале рассматриваться не будет. В листинге 1 приведен полный код компонента с подробными комментариями…

Обычно, генерацию звука в памяти и воспроизведение в среде Windows осуществляют через Waveform Audio Win32 API. Нам понадобятся следующие функции:

• waveOutOpen — открывает имеющееся устройство вывода Waveform audio для сигнала
• waveOutPrepareHeader — выполняет подготовку буфера для операции вывода данных

Далее зададимся законом модуляции, форматом вывода PCM, частотой дискретизации, количеством каналов и длительностью генерации…

Как быть с обработкой в реальном времени? Воспользуемся API функцией WaveInOpen, чтобы получить доступ к текущему аудиоустройству. Также заведем два буфера BufHead1 и BufHead2, один для накопления, второй для получения данных. Размер буфера определим в 3000 отсчетов, т.к. нам не требуется высокое разрешение по частоте, допустимую погрешность при определении DTMF будем задавать доверительным интервалом по частоте. Частоту дискретизации зададим типичную (максимальную) для большинства аудиокарт в 44100 Гц, 16 бит на канал. После чего, передадим полученный набор данных в нашу процедуру БПФ и строим спектр как обычно. Причем, заметьте, основное время тратится не на обработку данных и БПФ, а на набивку в series. Поэтому, если вам дорого время и вы хотите максимально увеличить размер буфера для повышения разрешения по частоте, то придется отказаться от удобства использования TChart (именно этим обусловлено использование series)…

Осталось проверить работоспособность нашего модуля. Для этого (см. рисунки 5-7):

Рис. 5. Инсталлируем компонент

Выбрав в меню «Component/Install Component», проинсталлируем компонент DTMF (модуль <dtmf.pas>). Создав новый проект «File/New Application», перенесем наш компонент на форму. После чего, станут доступными его свойства и методы (см. рис.6). Также нам понадобится TChart (визуализация), TMemo (декодированные посылки) и TEdit (строка ввода команд генерации) (см. рисунок 7). Теперь напишем следующий код в событиях компонента (см. листинг 2):

Рис. 6. Задаем параметры

Рис. 7. События компонента

После чего, запустив проект на компиляцию, введем строку для генерации. Нажав ENTER можем наблюдать спектр сигнала и декодированные посылки (см. рисунок 8):

Рис. 8. Окно тестового модуля спектроанализатора-кодера-декодера DTMF

Данная методика, с добавлением анализатора файлов WAV/MP3, была использована при разработке многофункционального ПО «SPEKTRA» [7, 8] (см. рисунок 9). Следует обратить ваше внимание, что разработанный декодер DTMF не полностью соответствует всем требованиям ITU-T, т.к. не учтен анализ вторичных гармоник, например при речевом сигнале. Что это означает? Как вы наверняка знаете, человеческая речь и речь вообще, музыка характеризуются большим количеством гармоник, а сам DTMF сигнал обладает низким уровнем его вторичных гармоник. Поэтому для избежания ложного детектирования DTMF сигнала, необходимо добавить оценку этого уровня и сравнивать его с уровнями определенных частот в спектре для речи и музыки. Эти характерные частоты (форманты)** для речи в принципе известны, например характерный мужской бас сосредоточен в области 200-250 Гц и женский голос ближе к 500-700 Гц.

Но это уже тема для отдельной статьи…

Рис. 9. Отсчеты и спектр сигнала DTMF. Буква «A»

Заключение

Полные исходные тексты компонента спектроанализатора-кодера-декодера DTMF и ресурсы тестового проекта приведены в виде ресурсов в теме «Журнал клуба программистов. Восьмой выпуск» или непосредственно в архиве с журналом.

Ресурсы

• AVR314: Двутональный DTMF генератор http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/index.htm
• MSP430: DTMF-Controlled http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/msp430/index.htm
• Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, 1998
• DTMF Detector Data Sheet, 2001 http://www.miketdspsolutions.com/dtmf.pdf
• Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. – М., Мир, 1978
• Л.А.Осипов. Обработка сигналов на цифровых процессорах. Линейно-аппроксимирующий метод. – М., Горячая линия — Телеком, 2001
• Е.Бадло, С.Бадло. Виртуальные приборы. Спектроанализатор своими руками. – Радиолюбитель, Минск, 2009, №3, с.32-36 http://raxp.radioliga.com/cnt/s.php?p=v3.pdf или
• Ресурсы анализатора спектра файлов и сигналов DTMF-FFT http://raxp.radioliga.com/cnt/s.php?p=dtmf_res.zip
• Ресурсы компонента спектроанализатора-кодера-декодера DTMF http://raxp.radioliga.com/cnt/s.php?p=fft.zip

Чего тут писать-то? Про то, как вы думаете, что нужно хорошему системному администратору? «Монога» пива? Ну, это тоже не плохо бы. Но, что еще? Чтобы пользователи никогда не звонили? Ну, а если среди них симпатичные девчонки, к которым приятно нагрянуть для «осмотра» их компушек? Нет, все это отмазки. Хороший администратор должен иметь в своем арсенале как можно больше инструментов управления подчиненной ему сети. Конечно, такие инструменты существуют и давно, кстати, но большинство из них требуют наличие установленного клиента на целевой машине, а это не всегда кошерно. Можно, но вдруг пользователь запротестует: «…нечего мне на винду ставить хлам». К тому же, не все из этих инструментов бесплатные. Что же делать в таких случаях, когда и нужно и никак? Ответ прост – написать инструмент самому, но на своих условиях игры.

Виталий Белик
by Stilet www.programmersforum.ru

Как бы не ругали Виндоус – это все таки могучая операционная система, и если уметь владеть ей в полной мере, она станет надежнее плохо настроенного (из-за незнания) Линукса, к примеру. Я веду к тому, что в винде уже встроены механизмы удаленного администрирования. Например, это «Удаленный рабочий стол». Не Радмин, но уже неплохо – стандартный. А мы сегодня поговорим о другом механизме. О механизме, позволяющем пройтись по операционке аки по таблицам базы данных – это WMI…

Мы начинаем КВН

Итак, предлагаю начать с того момента, где упоминается эта самая технология. Что это, почему это, что она может? Заглянем в Википедию [1]. Это инструментарий управления Виндоусом. Уже обнадеживает. Три эти слова подразумевают возможность контроля за происходящим в операционной системе, это как раз то, что нужно хорошему администратору.

Читаем дальше: «WMI* представляет собой набор классов, содержащих свойства, доступ к которым открывает информацию о компьютере, операционной системе, их параметрах и установках». Особенную важность уделили динамическому изменению этой информации, поэтому доступ к ней происходит посредством запросов. Получается, что Виндовс выступает в роли системы управления базой данных, откуда мы эту информацию и запрашиваем. Ну, а раз это база данных, согласитесь, было бы просто замечательно, если-бы работа с ней велась на языке, привычном для многих (если не всех) СУБД – SQL.

Читаем дальше. Опа! Угадали. То ли мы верно догадались, то ли Микрософт просчитал заранее удобство… В любом случае, для получения информации используется язык запросов WQL, являющийся одной из разновидностью SQL. Вот это уже радует. Зная язык SQL, трудно будет запутаться при запросах WMI. Это облегчает задачу, еще и потому что запрос сам по себе является строкой, и может быть введен самим пользователем программы непосредственно во время работы самой программы.

Отличненько. По логике в SQL описывается тот или иной доступ к таблицам и объектам базы данных, но в случае с СУБД программисту известно о том, к каким объектам в БД у него есть доступ, который ставит админ базы данных, либо же сам программист знает, какими финтами обладает его база данных. Как же быть в случае с WMI? Кто скажет: какова структура таблиц? Ой, пардон, речь-то шла о классах… какова структура классов WMI и вообще что они из себя представляют?

Вот эту информацию можно почерпнуть в MSDN [2]. Кстати, счастливые обладатели Visual Studio с MSDN-ом, могут набрать в хелпе в поиске WMI, и получить ту же информацию. Ну, предположим, у нас нет такого хелпа (хотя я лично для себя запасся им), и нам придется напрягать интернет. Ничего. Не так сложно выйдя по ссылке [2], попасть на одну из ветвей, описывающих все это благо, с названием «WMI Service Management Classes», а уж на ней можно выйти на WMI Classes, где собственно описаны все классы, которые можно получить запросом**.

Ну, да ладно. Билл им судья. Я на всякий случай приведу ссылку, по которой точнее можно выйти на список классов [3]. Не знаю, что с ней случится через год-два, но на момент написания статьи она была актуальна.

Давайте посмотрим, что за информацию нам предлагает Микрософт…430 классов.… Не кисло. Такое впечатление, что о системе, о ее состоянии на момент запроса можно узнать все-все. Это хорошо. Такая информация для администратора иногда оказывается очень ценной.

Ладно. Что может эта загогулина мы теперь знаем. А как получить эти самые классы? То есть объекты, или что там у них… интерфейсы?

Вот тут немного придется мыслить неравномерно. Думаю, многим привычно, что указатели на объекты возвращают конструкторы класса. Однако, в случае с WMI это не совсем так. Здесь бал правит особый провайдер (все-таки получение информации происходит путем взаимодействия с операционкой через язык запросом, а стало быть, должен быть «черный ящичек», обрабатывающий эти запросы) – WBEM. Механизм этот представляет СОМ сервер, который можно использовать в своих программах, предварительно заполучив его инстанцию. Это делается стандартными методами загрузки СОМ сервера. Например, в Делфи это функция CreateOleObject, которая вызывает CoCreateInstance из библиотеки ole32.dll, и возвращает указатель на объект-провайдер, от которого, скормив ему WQL запрос, можно получить указатели на WMI классы.

Его механизм открывает набор-энумератор. Таким образом, проходя в цикле по динамическому списку, получаем указатели на классы, которые и содержат информацию по запросу. Вообще, если проводить аналогию с базами данных очень легко представить класс WMI как плоскую таблицу, где имена свойств – это имена полей, а их содержимое… нет, не записи, а запись. Один экземпляр класса – одна запись. Таким образом, получается два цикла: один перечисляет список объектов, запрошенного класса, а второй перечисляет поля объекта с информацией.

Что еще нужно знать о WMI? То, что эта технология позволяет не только получать информацию о системе, но и вызывать команды управления системой. То есть классы, полученные энумерацией, имеют методы, вызов которых приведет к выполнению на целевой машине неких, подлежащих ему действий. Не думайте, что я описался, назвав локальный компьютер целевым. WMI позволяет проводить все эти операции с любым хостом Windows в сети, лишь бы имелись административные права на подключение к целевой машине.

Итак, пора написать программку, которая будет нашим телескопом в локальной сети.

Show must go on…

Ради интереса, предлагаю небольшой холливар. Да, да… Вот такой вот я нехороший провокатор. Предлагаю написать программу на двух языках – Делфи и Си. В качестве компиляторов я взял Delphi 6 (на мой взгляд, самая лучшая версия Делфи) и Visual Studio 2010. Не потому что VS2008 или VS6 хуже, а просто у меня нет их под рукой.

Для начала давайте определимся со стратегией. Чтобы получить набор данных от WMI нам нужно следующее:

• запустить СОМ сервер, провайдер WMI. А точнее WbemLocator – это имя провайдера;
• приконнектить его к целевой машине;
• заставить его выполнить запрос;
• пройтись энумератором по коллекции записей;
• пройтись энумератором по коллекции полей каждой записи.

Мы, кстати, реализуем механизмы получения значения поля, как по его названию, так и по его номеру. Для этого предлагаю выделить два класса. Первый назовем TWMI. Он будет главным. Его задача принять запрос, подключится к компьютеру, выполнить запрос, и, перебрав его записи, создать список объектов типа TWMIRecord. Этот второй класс будет отвечать за получение данных из полей переданной ему записи (записи передаются в виде объекта) либо по имени, либо по номеру поля. Опять таки и тут без энумерации не обойтись.

Ладушки. Начнем. Сначала опишем главный класс. Листинг 1 и 2 показывает, как он может выглядеть в Делфи и Си:

Листинг 1 (Делфи)

Листинг 2 (С++)

На всякий случай хочу сказать, что для Сишного кода нужны инструкции:

Листинг 3

Здесь единственный хедер, который стоит описать – TWMIRecord.h. Он описывает наш класс, отвечающий за получение и хранение полей записи, переданной ему. Все остальное – стандартный набор. Я не буду их описывать, ибо их описание вполне можно найти на MSDN или в хелпе.

Теперь можно описать конструкторы и деструкторы главных классов. На Делфи:

На Си:

Здесь мало интересного. Инициализируются главные свойства, и в случае с Си инициализируется (в конструкторе) и сбрасывается (в деструкторе) СОМ библиотека. В случае с Делфи инициализация будет не здесь, а в коде обработки запроса.

Для Делфи:

На всякий случай, чтоб не было недомолвок, скажу, что обработчики свойств Login, Password, Host, Root стандартные для любого проекта, я не буду приводить их реализацию, ибо там всего лишь внутреннему полю класса, отвечающему за значение этих свойств, описывается методика присвоения нового значения. Если что станьте курсором на эти свойства и нажмите CTRL+SHIFT+C – будут созданы стандартные тела обработчиков – именно их я и имею в виду.

Самое главное для этого класса – метод обработки запроса. Именно здесь сконцентрирована вся магия работы с WMI. Давайте посмотрим, как она выглядит (на Делфи):

Добавлю, что у класса TWMIRecord предусмотрен метод Enum, которому передается объект записи. Он инициализирует проход по полям, получая из них значения. Теперь в С++:

Листинг 7

Здесь применены методы, описанные выше:

В принципе, здесь пояснять особо нечего. Создается инстанция провайдера, говоря по-русски, запускается для нашей программы механизм WMI (аналог CreateOleObject(‘WbemScripting.SWbemLocator’); примененной мной в Делфи варианте) и происходит подключение к хосту, учитывая логин и пароль пользователя.

Если логин и пароль отсутствуют, берется аккаунт текущего сеанса (Если уж по правде то текущий контекст безопасности, т.е. с чьими правами запущена программа. Будем считать, что запуск программы будет от текущего сеанса. Мы ведь рассчитываем, что это будет запускать администратор всея сети). Если отсутствует указание хоста – подключение идет к нашей машинке.

Почему я выделил в Сишном классе эти функции подключения отдельно? Захотелось так. Мне показалось, что слишком много в Си писанины, и я не хотел загромождать метод обработки запроса лишним кодом, это бы выглядело некрасиво. Казалось бы сложным. На Делфи эти функции как-то срослись в две строчки, к сожалению, в Си мне не удалось так же аккуратно написать их, может потому, что я плохо знаю Си, или потому что в Делфи действительно удобнее описывать работу с СОМ интерфейсами… Да и работа со строками в Делфи попрозрачнее будет… Впрочем, это не важно. Ну и сюда же следует приписать реализацию процедуры, создания класса для обработки записи:

Энумерация по полям записи будет инициирована конструктором. Опять таки, в Си я описал создание класса в отдельную процедуру не по каким-то особым причинам, а потому что просто так захотелось. Запросто эти две строчки можно поместить в энумерацию SetQuery.

Так, набор получили. Прокатились по нему. Теперь нужен механизм, проходя по списку объектов TWMIRecord. Надо же как-то получать выбранные данные. Посмотрим, как это можно сделать (на Делфи):

Эта функция повешена на свойство:

Хорошо зная Делфи, могу заверить, что возможность объявлять свойство для класса по умолчанию очень полезна. Достаточно в выражениях указать имя переменной объекта, если какое-то из его свойств установлено по умолчанию, оно вызовется, так как будто программист руками его вызвал в коде.

Например, многим известен Дельфийский Listbox. У него есть свойство Items[номер строки]. Вызывают его так ListBox.Items[такой-то] – Это дает строку по указанному номеру. Но далеко не все знают, что при написании такого на самом деле Делфи воспринимает это указание как ListBox.Items.Strings[такая-то], потому что Strings описана как свойство по умолчанию для поля Items, да еще и с указанием индексации. Согласитесь удобнее не писать Items.Strings раз среда позволяет это. Код становится короче и красивее. Кстати некоторые нерадивые авторы методичек на этом деле спекулируют. В одних методичках пишут длинную форму обращения, в других краткую. Учеников это часто путает, появляется вопросы «В каких случаях писать длинную форму инструкции в каких короткую». Ответ то на самом деле прост – эти две формы равнозначны. Кто как хочет, пусть так и пишет. Линейкой по рукам нужно проехаться этим борзописцам-преподавателям. Сразу видно они сами мало понимают в программировании. Это большая беда нашей системы обучения, но, увы… Законы Подлости диктуют свою игру.

Продолжение следует…

The Чтиво

• Ресурс вики http://ru.wikipedia.org/wiki/WMI
• MSDN http://social.msdn.microsoft.com/Search/ru-RU?query=WMI&ac=8
• MSDN. Win32 Classes http://msdn.microsoftcom/en-us/library/aa394084%28v=VS.85%29.aspx
• Марк Русинович. Внутри Windows Management Interface. – Magazine/RE, 05, 2000

Статья из восьмого выпуска журнала «ПРОграммист».

Здравствуйте, уважаемые читатели. Прочитав эту статью, Вы получите навыки создания «чистых» WinAPI приложений и управления графикой в среде разработки Lazarus.

(читать всё…)

С каждым годом происходит увеличение количества объектов и источников информации. Для организаций и отдельных лиц становится необходимостью обеспечение трех базовых принципов информационной безопасности: целостности, доступности, конфиденциальности. Обеспечение правовой защиты компьютерной информации выходит на первый план в деятельности любой организации. Поэтому компьютерные преступления, любое противоправное действие, при котором компьютер выступает либо как объект, против которого совершается преступление, либо как инструмент, используемый для совершения преступных действий, могут привести к серьезным убыткам и к другим негативным последствиям. (читать всё…)

По данным ассоциации производителей программного обеспечения (BSA) в 2009 году 67% программного обеспечения в России было установлено незаконным путем. И 43 % исходят из 111 стран мира. Потери мировой индустрии от распространения пиратского софта оцениваются в 51.4 млрд долларов. Рынок бесплатного программного обеспечения (само словосочетание уже является парадоксом) в Российской Федерации пока что находится в зачаточном состоянии (по данным 2009 года), однако быстро развивается. Так почему же во многих странах складывается ситуация когда пользователь не желает платить за программы? Сегодня мы с вами поговорим о причинах использования бесплатного и пиратского программного обеспечения…

(читать всё…)

Под впечатлением от предыдущей статьи форумчанина Psycho-coder, я решил написать свой небольшой мануал по работе с СУБД MySQL, используя библиотеку mysql++. Данная библиотека является кроссплатформенным решением, написанным на С++, и предоставляет богатый набор классов, позволяяя создавать эффективные приложения.

(читать всё…)

Ветер… У вас тоже на улице ветерок? Возможно, он принесет дождь, по крайней мере, разгонит эту изнурительную жару. Но пока этого не случится, людям стоит спрятаться от палящих лучей солнца в помещения с кондиционером и холодильником, в котором охлаждается квасок или живое пиво. Ну, а пока это счастье свежеет от фреонного холода, есть время продолжить разработку своего компилятора…

(читать всё…)

Многие профессионалы и новички в программировании под Windows задаются вопросом, как создавать окна необычной формы с использованием различных эффектов, таких как тени, к примеру. Такие окна часто можно встретить в виде виджетов/дополнений на рабочем столе Windows 7/Vista или же заставки при запуске приложений – к примеру, Photoshop (все мы помним то перышко, выходящее за границу прямоугольника). Также имеет смысл создавать подобные окна с полноценными элементами управления: данная технология позволяет форматировать вывод окна попиксельно, то есть можно настроить прозрачность и цвет любого пикселя окна вашего приложения – разве не здорово?

(читать всё…)

В первой части нашего материала уже было сказано, что в качестве основной операционной системы для серверов сети была выбрана платформа Windows. Почему не Linux или, например, FreeBSD? Закономерный вопрос, причин такого выбора несколько…

(читать всё…)