Spektrogram
Ett spektrogram ( sonogram ) är en bild som visar beroendet av en signals spektrala effekttäthet i tiden. Spektrogram används i talidentifiering, djurljudsanalys, olika musikområden , radio och ekolod , talbearbetning, seismologi och andra områden.
Presentation
Den vanligaste representationen av ett spektrogram är ett tvådimensionellt diagram: den horisontella axeln representerar tid , den vertikala axeln representerar frekvens ; den tredje mätningen, som indikerar amplituden vid en viss frekvens vid en viss tidpunkt, representeras av intensiteten eller färgen för varje punkt i bilden.
Det finns många representationer: ibland är de vertikala och horisontella axlarna aktiverade så att tiden går upp och ner, ibland representeras amplitud av hörn i 3D-rymden snarare än av färg eller intensitet. Frekvens- och amplitudaxlarna kan vara linjära eller logaritmiska, beroende på vilket syfte grafen används för. Ljud kan vanligtvis representeras med en logaritmisk amplitudaxel (ofta i decibel eller dB), och frekvensen kommer att vara linjär för att betona harmoniska samband, eller logaritmisk för att betona musikaliska, tonala samband.
Formation
Ett spektrogram skapas vanligtvis på ett av två sätt: approximeras som en uppsättning filter härledda från en serie bandpassfilter (detta var det enda sättet före tillkomsten av moderna digitala signalbehandlingstekniker), eller beräknat från en tidssignal med hjälp av ett fönster. Fouriertransform . Dessa två metoder bildar faktiskt olika kvadratiska tids-frekvensfördelningar, men är likvärdiga under vissa förhållanden.
Bandpassfiltermetoden används vanligtvis i analog bearbetning för att separera insignalen i frekvensband.
Att skapa ett spektrogram med hjälp av en Fourier-transform med fönster görs vanligtvis med hjälp av digitala bearbetningstekniker. Data samplas digitalt i tidsdomänen. Signalen delas upp i delar, som tenderar att överlappa varandra, och sedan utförs en Fouriertransform för att beräkna storleken på frekvensspektrumet för varje del. Varje del motsvarar en vertikal linje i bilden - amplitudens värde som funktion av frekvensen vid varje ögonblick. Spektra eller tidsdiagram placeras sida vid sida på en bild eller 3D-diagram.
Spektrogrammet för signalen s(t) kan uppskattas genom att beräkna kvadratamplituden för den fönsterförsedda Fouriertransformen av signalen s(t), enligt följande:
