<div dir="ltr"><div><div><div>One thing ... I set the demodulation frequency at 1/22 years, it should be 1/11 years.<br><br></div>In a separate offline communication, I sent you some information and test scripts.<br><br></div>Cheers<br></div>D<br></div><div class="gmail_extra"><br><div class="gmail_quote">On Wed, Dec 20, 2017 at 12:46 AM, Nai Suan <span dir="ltr"><<a href="mailto:shif422@gmail.com" target="_blank">shif422@gmail.com</a>></span> wrote:<br><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex"><div style="word-wrap:break-word;line-break:after-white-space">Dear Dennis Shea,<div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">   </span>Sorry to disturb you again.</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">       </span>Do you have any idea to explain the difference of phases in Bloomfield’s book and NCL example?</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">  </span>Merry Christmas!</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">  </span>All the best,</div><div>Frank<div><div class="h5"><br><div><br><blockquote type="cite"><div>On Dec 17, 2017, at 10:47 AM, Nai Suan <<a href="mailto:shif422@gmail.com" target="_blank">shif422@gmail.com</a>> wrote:</div><br class="m_-8811402693050074741Apple-interchange-newline"><div><div style="word-wrap:break-word;line-break:after-white-space">Dear Dennis Shea,<div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">       </span>Thank you for your huge effect.</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">   </span>I agree with you, a minus sign does not affect the amplitude but affect the phase.</div><div><br></div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">       </span>If I understand well, you gave me two reasons to explain the difference of the phases in the Bloomfield’s book and the NCL example.</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">     </span>1) you show that the ‘atan2' or ‘atan’ functions may effect the phase plot. I do not agree with you. It can not be resolved the ‘jump’ in the phase plot.</div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">   </span>2) you think that the different lowpass filters may be a reason. I do not agree with you too. I have used eight filter methods to carry out the complex demodulation. The results show that the filter method can slightly affect the amplitude and phase, but the filter method can not be used to explain the ‘jump’ in phase plot.</div><div><br></div><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">        </span>Anyway, there is no an obvious difference in amplitude plot between Bloomfield’s book and NCL example. My question still focus on the differences of phases using the complex demodulation between Bloomfield’s book and NCL example. How to explain the huge and obvious differences? In a word, How to deal with the obvious ‘jump’ in NCL example? The NCL code ‘demod_cmplx_nai’ can not deal with the ‘jump’ too.</div><span> <br></span><span><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">     </span>You implied that a 'fancy' with the phase plot in Bloomfield’s book? Do you know or guess what technique Bloomfield did to deal with "a non-pretty jump”? I agree that Bloomfield used a technique to show only 4 degrees difference from 358 degrees to 2 degrees, but the technique does not include in the two Fortran subroutines which you sent to me. Do you have any idea to reproduce the phase plot in Bloomfield’s book?<br></span><div><span class="m_-8811402693050074741Apple-tab-span" style="white-space:pre-wrap">        </span>All the best,</div><div>Frank</div><div><br></div><div><div><br><blockquote type="cite"><div>On Dec 15, 2017, at 9:56 PM, Dennis Shea <<a href="mailto:shea@ucar.edu" target="_blank">shea@ucar.edu</a>> wrote:</div><br class="m_-8811402693050074741Apple-interchange-newline"><div><div dir="ltr"><div><div><div><div>This is a rather long and, perhaps, confusing response. It was written episodically.<br><br>---<br>re: <b>"same mistake" </b>   .... I am not sure to what you are referring. The use of a minus sign?<br><br></div><div>The minus sign does not affect the amplitudes because the quantities are squared:  amp = sqrt(x*x+y*y)<br></div><div>It does affect the phase. Also, use of <b>atan2 </b>or <b>atan </b>to determine the phase are other issues to consider.<br><b><br></b><a href="https://www.ncl.ucar.edu/Document/Functions/Built-in/atan2.shtml" target="_blank">https://www.ncl.ucar.edu/<wbr>Document/Functions/Built-in/<wbr>atan2.shtml</a><b><br></b><a href="https://www.ncl.ucar.edu/Document/Functions/Built-in/atan.shtml" target="_blank">https://www.ncl.ucar.edu/<wbr>Document/Functions/Built-in/<wbr>atan.shtml</a><b><b><br></b></b></div><div><br></div>PMEL:   <a href="https://www.pmel.noaa.gov/maillists/tmap/ferret_users/fu_2007/pdfHMANlJLqCE.pdf" target="_blank">https://www.pmel.noaa.gov/mail<wbr>lists/tmap/ferret_users/fu_<wbr>2007/pdfHMANlJLqCE.pdf</a><br></div>Kessler: <a href="https://faculty.washington.edu/kessler/generals/complex-demodulation.pdf" target="_blank">https://faculty.washington.edu<wbr>/kessler/generals/complex-demo<wbr>dulation.pdf</a><br><br></div><div>PMEL references the same source as NCL.<br>Reference: Bloomfield, P. (1976). Fourier Decomposition of Time Series, An Introduction. Wiley, New York, 258pp.</div><div><br>===<br></div>I have attached the (slightly updated) fortran subroutines from Bloomfield  but will include here also::<br>     <b>demod_bloom1976 </b>(page 148)  <br>     <b>polar_bloom1976</b> (page 150)<br><br> ---------------------------<br>      subroutine <b>demod_bloom1976</b>(x,n,omega,d1,d<wbr>2)<br>      implicit none<br>c<br>c Fourier Analysis of Time Series: An Introduction<br>c P. Bloomfield (1976: Wiley); <b>p148</b><br>c Minor code changes to make code more 'modern'<br>c<br>      integer n                        ! INPUT<br>      real    x(n), omega, d1(n), d2(n)<br>      integer i                        ! LOCAL<br>      real    arg<br><br>      do i=1,n<br>         arg   = (i-1)*omega<br><b>         d1(i) =  x(i)*cos(arg)*2<br>         d2(i) = -x(i)*sin(arg)*2</b><br>      end do<br><br>      return<br>      end<br>c ---------------------------<br>      subroutine <b>polar_bloom1976</b>(x,y,n)<br>      implicit none<br>c<br>c Fourier Analysis of Time Series: An Introduction<br>c P. Bloomfield (1976: Wiley); <b>p150</b><br>c Minor code changes to make code more 'modern'<br>c<br>      integer n                        ! INPUT<br>      real    x(n), y(n)<br>      integer i                        ! LOCAL<br>      real    amp, phi<br><br>      do i=1,n<br><b>         amp = sqrt(x(i)*x(i)+y(i)*y(i))<br>         phi = atan2(y(i),x(i))        </b>! radians<br>         x(i)= amp<br>         y(i)= phi<br>      end do<br><br>      return<br>      end<br>c ---------------------------<br>c Bloomfield CALL SEQUENCE <br>c<br>c omega  = (2*pi*nom)/np2<br>c cutoff = (pi*(npa+nst))/np2<br>c ns     = np2/(nst-npa)<br>c call demod_bloom1976 (x,n,omega,d1,d2) ! DEMODULATION<br>c call lopass_bloom1976(d1,cutoff,ns)<wbr>    ! SMOOTH COSINE TERM<br>c call lopass_bloom1976(d2,cutoff,ns)<wbr>    ! SMOOTH SINE TERM<br>c lim = n-2*ns<br>c call polar_bloom1976(d1,d2,lim)    <wbr>    ! AMPLITUDE & PHASES<br>==============================<wbr>=<br></div><div><b>Bloomfield's book uses a different low-pass filter than NCL (Lanczos) so results are not directly ('exactly') comparable.</b><br>==============================<wbr>=<br></div><div>NCL's  (attached) <b>demod_cmplx</b> uses array notation (no 'do' loops):<br><br>...<br>   yr  =  y*cos(ARG)*2             ; 'real' series<br>   yi  = <b>-</b>y*sin(ARG)*2              ; 'imaginary'   <br>...<br>   wgt    = filwgts_lanczos (nwt, ihp, frqcut, fcb, nsigma)  <br><br>;---Apply filter weights to raw demodulated series (nwt/2 point 'lost; at start/end)<br><br>   yr = wgt_runave_n_Wrap ( yr, wgt, 0, 0) <br>   yi = wgt_runave_n_Wrap ( yi, wgt, 0, 0) <br>  <br>;---Use the low pass filtered values; <b>atan2 </b>uses y/x => yi/yr<br>   <br>   amp  = sqrt(yr^2 + yi^2)<br>   pha  = where(amp.eq.zero, zero, <b>atan2</b>(yi, yr))    ; primary phase (radians)<br><br>   pha2 = conform(pha, zero, -1)                     ; secondary phase (Bloomfield)<br>   pha2 = where(pha.ge.zero, pha-pi2, pha+pi2)   <br><br>==============================<wbr>====<br></div><div>You could take NCL's attached '<b>demod_cmplx</b>'; copy it to create your own function (say): <b>demod_cmplx_nai<br><br></b></div><div>and change what you want .... for example.... remove the minus sign<br><br>   yr  =  y*cos(ARG)*2             ; 'real' series<br>   yi  =   y*sin(ARG)*2              ; 'imaginary'   </div><div><b></b></div><div><b><br></b></div><div>Play with it.<br><br>==============================<wbr>====<br></div><div>I did not do anything 'fancy' with the phase plot. Hence, there can be 'jumps' . Think 358 degrees to 2 degrees. 'We' know it is only 4 degrees different but the plotting does not. Hence, a non-pretty jump in the plot.<br><br>==============================<wbr>=====<br></div><div>Archived National Institute of Standards fortran software.   <br></div><div><br></div><div><b>DEMODU.f</b>  (attached): Does the same thing as Bloomfield/NCL. <br>The use af AMPL and PHAS names is because this was part of a larger library that reused array space.<br><br></div><div>The following <br></div><div><br><a href="http://www.itl.nist.gov/div898/software/datapac/DEMOD.f" target="_blank">http://www.itl.nist.gov/div898<wbr>/software/datapac/DEMOD.f</a><br><br></div><div>uses <br><br>      Y1(I)=X(I)*COS(6.2831853*F*AI)<br>      Y2(I)=X(I)*SIN(6.2831853*F*AI)<br><br></div><div>but then for phases uses <b>atan </b>(not <b>atan2</b>)<b><br><br></b>      Z(I)=<b>ATAN</b>(Y1(I)/Y2(I))<b>     </b>!  atan(yr/yi)<b>  ... ?</b>implicitly handles - sign?<br><b><br></b></div><div>I am done.<br><br></div><div>Cheers <br></div><div>D<b><br></b></div><div><br></div><div><br><br><br><div><br><div><div><br><br></div></div></div></div></div><div class="gmail_extra"><br><div class="gmail_quote">On Wed, Dec 13, 2017 at 8:31 AM, Nai Suan <span dir="ltr"><<a href="mailto:shif422@gmail.com" target="_blank">shif422@gmail.com</a>></span> wrote:<br><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">Dear Dennis Shea,<br>
        I found a same mistake in two documents Kessler: U. Washington: Complex Demodulation and PMEL: Complex Demodulation. The first formula should be conected by a ‘plus’ sign not ’minus’ sign.<br>
        All the best,<br>
Feng<br>
<div class="m_-8811402693050074741HOEnZb"><div class="m_-8811402693050074741h5"><br>
<br>
<br>
> On Dec 13, 2017, at 10:02 AM, Nai Suan <<a href="mailto:shif422@gmail.com" target="_blank">shif422@gmail.com</a>> wrote:<br>
><br>
> Dear Dennis Shea,<br>
>       Thank you for your reply.<br>
>       If I am right, the phases of the 1700-1960 sunspot numbers has a unique solution. This means Bloomfield’s 2000 (Second Edition) is wrong or the 1st complex demodulation example in NCL is wrong. I have no idea for another option.<br>
>       You mentioned NCL example was translated from Bloomfield’s subroutine. Is there any possible reason that the translation has some problems?<br>
>       Anyway, if you are interested, I can send Bloomfield’s 2000 book to you.<br>
>       All the best,<br>
> Frank<br>
><br>
><br>
>> On Dec 13, 2017, at 12:15 AM, Dennis Shea <<a href="mailto:shea@ucar.edu" target="_blank">shea@ucar.edu</a>> wrote:<br>
>><br>
>> If the low-pass filtering (Lanczos) and smoothing (weighted running average) don't explain the differences... I do not know.<br>
>> I do not have Bloomfield's 1976 book readily available. That used the 1700-1960 sunspot numbers. As I recall, NCL's plots were 'identical' to those in the 1976 book.<br>
>> ----<br>
>> <a href="http://www.ncl.ucar.edu/Applications/spec.shtml" rel="noreferrer" target="_blank">http://www.ncl.ucar.edu/Applic<wbr>ations/spec.shtml</a><br>
>><br>
>> Data Analysis: Spectral analysis, Complex Demodulation<br>
>><br>
>> The 1st complex demodulation example uses the 1700-1960 sunspots<br>
>> <a href="http://www.ncl.ucar.edu/Applications/Scripts/demod_cmplx_1.ncl" rel="noreferrer" target="_blank">http://www.ncl.ucar.edu/Applic<wbr>ations/Scripts/demod_cmplx_1.<wbr>ncl</a><br>
>> ----<br>
>><br>
>> The 'demod_cmplx' function can be seen at:<br>
>><br>
>> %> less  $NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscrip<wbr>ts/csm/contributed.ncl<br>
>><br>
>> Basically, it is a translation (fortran-77  ===> NCL) of Bloomfield's 1976 f77 subroutine.<br>
>><br>
>><br>
>><br>
>><br>
>><br>
>><br>
>> On Tue, Dec 12, 2017 at 4:03 AM, Nai Suan <<a href="mailto:shif422@gmail.com" target="_blank">shif422@gmail.com</a>> wrote:<br>
>> Dear colleague,<br>
>>         I have a question about how to explain the phase of the complex demodulation. I found that the phases of the sunspot in the figures 7.9 and 7.11 (see the attachment) in Bloomfield (2000)’s book (chapter 7 complex demodulation) were totally different with the ‘demod_cmplx_1_lg.png (see the attachment)’. Which is right? I believe the original sunspots in two examples are same and the different low-pass filter methods can not be used to explain this difference. How to explain the difference?<br>
>>         Hope to hear your answer.<br>
>>         All the best,<br>
>> Frank<br>
>><br>
>><br>
>><br>
>> ><br>
>> ><br>
>> ><br>
>> ><br>
>> ><br>
>><br>
>><br>
>> ______________________________<wbr>_________________<br>
>> ncl-talk mailing list<br>
>> <a href="mailto:ncl-talk@ucar.edu" target="_blank">ncl-talk@ucar.edu</a><br>
>> List instructions, subscriber options, unsubscribe:<br>
>> <a href="http://mailman.ucar.edu/mailman/listinfo/ncl-talk" rel="noreferrer" target="_blank">http://mailman.ucar.edu/mailma<wbr>n/listinfo/ncl-talk</a><br>
><br>
<br>
</div></div></blockquote></div><br></div>
<span id="m_-8811402693050074741cid:25584A0B-9B9E-4553-BC2D-AA45205F78F3"><demod_cmplx.ncl></span><span id="m_-8811402693050074741cid:CDA107A8-D82B-4519-B488-5B10B5ACBE86"><demod_<wbr>bloomfield_1976.f></span><span id="m_-8811402693050074741cid:35F73114-E288-439B-816C-1408F77267E4"><DEMODU_<wbr>nist.f></span></div></blockquote></div><br></div></div></div></blockquote></div><br></div></div></div></div></blockquote></div><br></div>