Spectrograma
O spectrogramă ( sonogramă ) este o imagine care arată dependența densității de putere spectrală a unui semnal în timp. Spectrogramele sunt utilizate în identificarea vorbirii, analiza sunetului animalelor, diverse domenii ale muzicii , radio și sonar , procesarea vorbirii, seismologie și alte domenii.
Prezentare
Cea mai comună reprezentare a unei spectrograme este o diagramă bidimensională: axa orizontală reprezintă timpul , axa verticală reprezintă frecvența ; a treia măsurătoare, care indică amplitudinea la o anumită frecvență la un anumit moment în timp, este reprezentată de intensitatea sau culoarea fiecărui punct din imagine.
Există multe reprezentări: uneori axele verticale și orizontale sunt pornite astfel încât timpul să curgă în sus și în jos, uneori amplitudinea este reprezentată prin vârfuri în spațiul 3D mai degrabă decât prin culoare sau intensitate. Axele de frecvență și amplitudine pot fi liniare sau logaritmice, în funcție de scopul pentru care este utilizat graficul. Audio poate fi de obicei reprezentat cu o axă de amplitudine logaritmică (adesea în decibeli sau dB), iar frecvența va fi liniară pentru a sublinia relațiile armonice sau logaritmică pentru a sublinia relațiile muzicale, tonale.
Formare
O spectrogramă este de obicei creată în unul din două moduri: aproximată ca un set de filtre derivate dintr-o serie de filtre trece-bandă (aceasta era singura modalitate înainte de apariția tehnicilor moderne de procesare a semnalului digital) sau calculată dintr-un semnal de timp folosind o fereastră . transformata Fourier . Aceste două metode formează de fapt distribuții patratice timp-frecvență diferite, dar sunt echivalente în anumite condiții.
Metoda filtrului trece-bandă este folosită în mod obișnuit în procesarea analogică pentru a separa semnalul de intrare în benzi de frecvență.
Crearea unei spectrograme folosind o transformată Fourier cu fereastră se face de obicei folosind tehnici de procesare digitală. Datele sunt eșantionate digital în domeniul temporal. Semnalul este împărțit în părți, care tind să se suprapună, apoi se efectuează o transformată Fourier pentru a calcula mărimea spectrului de frecvență pentru fiecare parte. Fiecare parte corespunde unei linii verticale din imagine - valoarea amplitudinii în funcție de frecvența în fiecare moment de timp. Spectrele sau diagramele de timp sunt plasate una lângă alta pe o imagine sau diagramă 3D.
Spectrograma semnalului s(t) poate fi estimată prin calcularea amplitudinii pătrate a transformării Fourier ferestre a semnalului s(t), după cum urmează:
