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Spectrogram
Das Spektrogramm des Klangs einer gespielten Geige. Auf der vertikalen Achse ist die Frequenz und auf der horizontalen Achse die Zeit dargestellt. Die hellen Linien zeigen, wie sich die Spektrallinien mit der Zeit ändern, wenn sich die Noten in der Melodie ändern. Die Intensität wird logarithmisch angezeigt (Schwarzwert -120 dBFS).

EIN Spektrogramm ist ein Diagramm in dem die Energie pro Frequenzbereich ist gegen gezeichnet Zeit. Grundsätzlich kann ein Spektrogramm aus allen möglichen Frequenzquellen erstellt werden. Häufig verwendet werden Spektrogramme von Ton oder Licht. Es ist gut, die Zeit auf der zu nutzen horizontal Achse und die Frequenz auf der vertikal Asche. Der Färbungsgrad stellt die Energiemenge dar. Üblicherweise wird eine logarithmische Skala für die Frequenzen und den Energiegehalt der Signale verwendet.

Generation

Ein Spektrogramm wird normalerweise entweder durch einen Satz von FrequenzbandFilter zur Messung des Energieinhalts des Frequenzbandes verwendet werden, entweder durch Berechnung des Energieinhalts eines Frequenzbandes durch a Fourier-Transformation bewirbt sich.

Auflösungsproblem der Fourier-Transformation

Im letzteren Fall ist das Lösungsproblem spezifisch für die Fourier-Transformation Ärger machen: a Fourier-Transformation berechnet nur Frequenzen, die ein Vielfaches der Grundfrequenz der Transformation sind. Sie ist gleich eins geteilt durch die Zeit der Signaltransformation. Wenn man also ein Signal z. B. in Stücke von 0,1 Sekunden teilt und alle diese Stücke Fourier transformiert, hat das Spektrogramm eine Auflösung von 10 Hz. Sie erhalten also Informationen bei 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz... Wenn Sie die Auflösung zeitlich erhöhen möchten, indem Sie kürzere Stücke aufnehmen (z. B. 0,025 Sekunden), verringert sich die Auflösung proportional in der Frequenz und steigt auf 40 Hz. . Mit anderen Worten, das Produkt aus der Auflösung in der Zeit und der Auflösung in der Frequenz ist eine Konstante. Wenn eine der beiden Auflösungen verbessert wird, geht dies auf Kosten der anderen.In vielen Anwendungen wird eine bessere Frequenzauflösung bei niedriger Frequenzund bei höheren Frequenzen eine bessere Zeitauflösung benötigt. Das Wavelet-Transformation bietet hierfür eine Lösung.

Anwendungen

Die Energieverteilung über das Frequenzspektrum ist quellentypspezifisch. Auf diese Weise erzeugt der Klang jedes Musikinstruments sein eigenes spezifisches Spektrogramm. Ein Spektrogramm kann daher verwendet werden, um ein Instrument zu erkennen oder die gespielte Melodie zu erkennen. Ein Klangspektrogramm wird in Software für Spracherkennung und Spracherkennung.

Jeder Star erzeugt ein eigenes Spektrogramm der Lichtfrequenzen, aus dem viele Informationen über die chemische Zusammensetzung des Sterns sowie seine Oberflächentemperatur abgeleitet werden können.

Siehe auch