Spectrogramă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

O spectrogramă este reprezentarea grafică a intensității unui sunet în funcție de timp și frecvență sau, cu alte cuvinte, este reprezentarea grafică a funcției reale i a variabilelor reale t și f : i (t, f) .

Formatele spectrogramelor

Deși este evident posibil să se reprezinte funcția i (t, f) ca o suprafață (pe o diagramă cartesiană cu axele t , f și i ), de obicei, pentru spectrograme se folosește o altă reprezentare grafică, în care:

  • pe axa absciselor timpul este raportat pe o scară liniară:
  • pe axa de ordonate frecvența este raportată pe o scară liniară sau logaritmică;
  • fiecărui punct cu abscisă și dată ordonată i se atribuie o nuanță de gri sau o culoare, reprezentând intensitatea sunetului la un moment dat de timp și la o frecvență dată; relația dintre intensitatea sunetului și scala de gri sau culoare poate fi liniară sau logaritmică.
Figura 1 - Spectrograma de culoare a cuvântului „mână” pronunțată de un vorbitor nativ italian

Spectrograma din figura 1, care reprezintă cuvântul italian "mano" pronunțat de o voce masculină, are acest format de "culoare": în special, culorile variază de la albastru închis, pentru intensități mici, până la galben, pentru intensități mari.

Spectrograma aceluiași cuvânt „mână”, dar de data aceasta în format „scară de gri”, este prezentată în figura 2: în special, cu cât este mai mare intensitatea sunetului, cu atât tonul de gri este mai deschis. În această figură, „forma de undă” a cuvântului „mână” este prezentată și sub spectrogramă. Această reprezentare dublă frecvent utilizată permite o comparație rapidă între forma de undă și componentele sale spectrale.

Figura 2 - Spectrogramă în tonuri de gri a cuvântului „mână” pronunțată de un vorbitor nativ italian și forma sa de undă

Unul dintre cele mai importante domenii de aplicare a spectrogramelor este analiza vocii umane.

De exemplu, luați în considerare Figura 3, care prezintă formele de undă și spectrogramele sunetelor vocale „a” și „i” pronunțate singure, adică nu într-un cuvânt sau frază.

Figura 3 - Spectrogramele sunetelor vocale „a” și „i” pronunțate de un vorbitor nativ italian și forme de undă conexe

Este ușor de văzut nu numai cât de diferite sunt spectrogramele celor două sunete vocale, dar și cât de mult spectrograma „a” este similară cu o parte din spectrograma cuvântului „mână” prezentată în figura 1: de fapt cuvântul „mână” „conține sunetul vocalic„ a ”.

Dacă luăm în considerare Figura 4, care arată forma de undă și spectrograma cuvântului spaniol „manta” pronunțat de un vorbitor nativ de spaniolă, și aici putem vedea cât de asemănător este începutul „ma” al cuvântului „manta” la început „ma” a cuvântului „mano” din figura 1, care este pronunțat și de un vorbitor nativ italian.

Figura 4 - Spectrograma cuvântului „manta” pronunțată de un vorbitor nativ de spaniolă și forma sa de undă

Mai general, deși nu este posibil, începând de la forma de undă a unui cuvânt, să îi identificăm telefoanele (adică sunetele de bază care îl constituie), operația este posibilă cu o spectrogramă, atât de mult încât, cu puțină experiență, se poate descifra, adică să se întoarcă de la spectrogramă la cuvântul pe care îl reprezintă.

Generarea unei spectrograme

O spectrogramă este obținută de obicei prin împărțirea intervalului de timp total (adică cel referitor la întreaga formă de undă care urmează să fie analizată) în sub-intervale egale (numite ferestre de timp) care durează de la 5 la 10 ms (pentru spectrogramele raportate în ferestrele de aproximativ 9,7 s-au folosit ms) și calcularea transformatei Fourier a părții formei de undă conținută în fiecare fereastră (de obicei folosind transformata Fourier rapidă sau FFT), care furnizează intensitatea sunetului în funcție de frecvență. Transformatele Fourier, legate de diferitele ferestre de timp, sunt apoi asamblate pentru a forma spectrograma.

Alte proiecte

linkuri externe