Espectrograma
Un espectrograma ( sonograma ) es una imagen que muestra la dependencia de la densidad de potencia espectral de una señal en el tiempo. Los espectrogramas se utilizan en la identificación del habla, el análisis de sonidos de animales, varios campos de la música , la radio y el sonar , el procesamiento del habla, la sismología y otros campos.
Presentación
La representación más común de un espectrograma es un diagrama bidimensional: el eje horizontal representa el tiempo , el eje vertical representa la frecuencia ; la tercera medida, que indica la amplitud a una determinada frecuencia en un momento determinado, está representada por la intensidad o el color de cada punto de la imagen.
Hay muchas representaciones: a veces se activan los ejes vertical y horizontal para que el tiempo corra hacia arriba y hacia abajo, a veces la amplitud se representa mediante vértices en el espacio 3D en lugar de color o intensidad. Los ejes de frecuencia y amplitud pueden ser lineales o logarítmicos, según el propósito para el que se utilice el gráfico. El audio generalmente se puede representar con un eje de amplitud logarítmica (a menudo en decibeles o dB), y la frecuencia será lineal para enfatizar las relaciones armónicas, o logarítmica para enfatizar las relaciones musicales y tonales.
Formación
Un espectrograma generalmente se crea de una de dos maneras: aproximado como un conjunto de filtros derivados de una serie de filtros de paso de banda (esta era la única forma antes del advenimiento de las técnicas modernas de procesamiento de señales digitales), o calculado a partir de una señal de tiempo usando una ventana. Transformada de Fourier . Estos dos métodos en realidad forman diferentes distribuciones cuadráticas de tiempo-frecuencia, pero son equivalentes bajo ciertas condiciones.
El método de filtro de paso de banda se usa comúnmente en el procesamiento analógico para separar la señal de entrada en bandas de frecuencia.
La creación de un espectrograma utilizando una transformada de Fourier en ventana generalmente se realiza mediante técnicas de procesamiento digital. Los datos se muestrean digitalmente en el dominio del tiempo. La señal se divide en partes, que tienden a superponerse, y luego se realiza una transformada de Fourier para calcular la magnitud del espectro de frecuencia para cada parte. Cada parte corresponde a una línea vertical en la imagen, el valor de la amplitud en función de la frecuencia en cada momento. Los espectros o gráficos de tiempo se colocan uno al lado del otro en una imagen o diagrama 3D.
El espectrograma de la señal s(t) se puede estimar calculando la amplitud al cuadrado de la transformada de Fourier con ventana de la señal s(t), de la siguiente manera:
