Einführung in die Spektralanalyse - Sound Analysis Pro
Wenn Vogelgezwitscher zu hören, ist es sofort klar, dass jeder Song eine deutliche rhythmische und manchmal sogar melodische Struktur aufweist. Songs der einzelnen Vögel in einer Herde klingen ähnlich zueinander und unterscheiden sich von denen anderer Herden. Schon im 18. Jahrhundert stellte Barrington, dass die Songs von Quer geförderten Vögeln aus dem arttypischen Lied unterschieden, eine Rolle für die Stimm Lernen hindeutet. Doch bis zum Ende der 1950er Jahre hatte es durch physikalische Messungen der Songs selbst keine objektive Möglichkeit, diese Beobachtungen bestätigt worden. Die Erfindung des Schall Spektrographen (Sonogramm) bei den Bell Laboratories war ein bedeutender Durchbruch für die quantitative Untersuchung von tierischen Stimmverhalten. Die Sonogramm verwandelt einen vorübergehenden
Strom von Schall in ein einfaches visuelles Bild statisch die Zeit-Frequenz-Struktur jeden Lied Silbe verraten. Sonogramm Bilder können miteinander gemessen, analysiert und verglichen werden. Auf diese Weise können die Forscher den Grad der Ähnlichkeit zwischen den verschiedenen Songs quantifizieren durch Inspektion (oder Kreuzkorrelieren) Sonogramme und Song Silben in verschiedene Typen kategorisieren. Jedes Lied wird dann als eine Folge von Symbolen behandelt, um Silbe Typen entsprechen, z.B. A B C D. und Song Ähnlichkeit wird durch den Anteil der gemeinsamen Silbe Typen über die Sonogramme der beiden Songs geschätzt. Das Verfahren ist ebenso nützlich in die Songs von verschiedenen Vögeln zu vergleichen und die des gleichen Vogels in verschiedenen Altersstufen oder nach Kontrolle und experimentellen Behandlungen.
Die Spektralanalyse ist weniger als intuitiv, und hier ist ein wenig technisches Tutorial darüber, wie sonograms berechnet:
Wenn ein Singvogel der Aufnahme erfassen das Mikrofon winzige Schwankungen des Luftdrucks nennen wir Schallwellen und diejenigen, in einen elektrischen Strom verwandeln, die wie folgt über 20 Millisekunden aussehen könnte:
Die schnelle Fourier-Transformation (FFT) ein Algorithmus ist die periodische Struktur in dem Signal zu berechnen, aber es durch einen Satz von Sinuswellen darstellen, genannt Frequenzen. Trägt man die Leistung eines jeden dieser Frequenzen gibt das Leistungsspektrum:
Jeder von der Peaks in dem Leistungsspektrum oberhalb, entspricht eine Sinuswelle, z.B.
Jetzt kommt der interessante Teil: Wenn wir diese Wellen und fügen Sie sie nehmen, werden wir eine Combo Welle erhalten, die wie folgt aussieht:
und jetzt wiederholen Sie diesen Vorgang für überlappende Zeitfenster, das heißt 1-20ms, 2-21ms, 3-22, usw., und stapeln Sie die Farbbalken nebeneinander. Das Ergebnis könnte wie folgt aussehen:
Dies ist die berühmte Sonogramm! Es ist eine Reihe von vertikalen Streifen, die jeweils stehen für das Leistungsspektrum eines Zeitfensters von Ton.