Детализированное отображение "спектра", как в Adobe Audition

@Reist · Регистрация: 24.04.2012

Здравствуйте.
Необходима консультация человека разбирающегося в сфере построения спектра сигнала))
Вообщем интересует вопрос как и на чем лучше прорисовывать спектр ( БПФ уже сделано, пересчитано в дБ ). (С++ Builder 6).

И так на данный момент я прорисовываю спектр на канвасе TImage, где у меня 1 пиксель это 1 отчет после БПФ, то есть по вертикали у меня при БПФ 512 получается закрашивается 256 пикселей, цвет выбираю в зависимости от величины отсчета - чем больше тем ярче.

Проблема в недостаточной детализации картинки...сам не могу додумать как сделать детализированное отображение спектра, по качеству стремящееся к абод аудишену)) Но понимаю что точно не простой прорисовкой по пикселям, если кто то уже имеет опыт, подскажите плз

raxp · 28.10.2013, 22:12

Это огибающая, сырые отсчеты во времени:

Детализированное отображение "спектра", как в Adobe Audition

Это спектрограмма (НЕ СПЕКТР), распределение спектра во времени:

Так называемую детализацию можно имитировать градиентным переходом между цветами, или дискретно дополнением нулями при построении спектра для расширения разрешения по частоте. Ферштеен?

@Reist · 28.10.2013, 22:45 **[ТС]**

Не ферштеен xD
То есть сейчас я все правильно делаю - рисуя на канве по пикселям?
Можно поподробнее про дополнение нулями?
Сейчас я как раз и использую градиентные переходы между цветами) просто всё мёлкое...и плохо видны те или иные характеристики...

raxp · 28.10.2013, 22:55

Если вы используете отображение скажем, условно говоря, 1000 точек данных на экранном линейном отрезке в 100 пикселей, то конечно это неверный подход. Тут лучше перед отображением прореживание и постепенная детализация при масштабировании. Про "все мелкое" непонятно, приведите пример.
=====================
Дополнение сигнала нулями позволяет более подробно рассмотреть структуру спектра, своего рода осуществляется интерполяция преобразования Фурье.

http://1labview.info/spektraln... e-nulyami/
http://www.inkcanon.com/predme... age26.html

@Reist · 28.10.2013, 23:23 **[ТС]**

ну у меня БПФ в основном 512 будет...поэтому у мя на 1 отсчет 1 пиксель(если же кол-во отсчетов превышает размер Имаджа...я его увеличиваю и делаю прокрутку)...то есть входной массив который я падаю в функцию БПФ я допустим записываю 400 реальных отсчетов и дополняю 112 нулей, я правильно понял?

более мелкие это в частности голосовые гармоники при плохом качестве записи...или удаленности от микрофона...

вы не могли бы уточнить про масштабирование? на данном этапе я просто делал так - допустим увеличиваю в 2 раза по х или у ... у меня в этом плане масштабирование идет порознь... между у1 и у2 я вставляю у = ( у1 + у2 ) / 2...и тд

я извеняюсь за кучу может быть глупых вопросов...но я полный новичек в этой теме)

raxp · 29.10.2013, 08:39

1024-точечное, 2048-точечное БПФ не улучшает ситуацию?

@Reist · 29.10.2013, 12:26 **[ТС]**

k sojaleniju net...v etom slychae teryaju detalizaciju po vremeni...tyt palka v dvyh koncah...i imenno 512 polychaetsya nailychshim variantom...

P.S. izvenyajus' ta translit - ne mogy yazik pereklju4it' xD

raxp · 29.10.2013, 14:49

На эту тему вам будет полезна тема Как узнать частоту звука?

@vital792 · 29.10.2013, 17:16

Сообщение от Reist

teryaju detalizaciju po vremeni

обычно используют перекрытие окон. Не знаю как в Audition-e, а в Sound Forge есть даже параметр - перекрытие в процентах.

@Reist · 29.10.2013, 18:58 **[ТС]**

Сообщение от raxp

На эту тему вам будет полезна тема Как узнать частоту звука?

Prochital dannyju vetky...iz nee po moei teme vrode tol'ko sledyjushee:

Сообщение от raxp

А по сабжу, для повышения точности методов FFT используют несколько параллельно проводимых преобразований с разным количеством точек, так реализовано в некоторых цифровых осциллографах, что дает более четкую картинку спектрограммы и более высокую точность за счет совмещения нескольких спектров в единицу времени с разным разрешением по частоте. Вот так вот.

1.Ne mogli bi ytochnit' kak stikovat' dopystim dannie s BPF 512 i 1024 ili ya ne tak ponyal napisannoe?

2.dalee vi tam ypominali normirovanie: symma elementov delennaya na kolichestvo iskljuchaya max element...isklju4aem tol'ko odin element max...ved' elementov blizkih k max mojet bit' neskol'ko - chto eto daet?)

Добавлено через 7 минут

Сообщение от vital792

обычно используют перекрытие окон. Не знаю как в Audition-e, а в Sound Forge есть даже параметр - перекрытие в процентах.

Ya pravil'no ponyal chto perekritie osyshestvlyaetsya pytem podachi ots4etov v funkciju BPF vmesto [0-512],[513-1024] sledyjushim obrazom: [0-512],[256-768],[513-124]?)

raxp · 29.10.2013, 19:28

1.Ne mogli bi ytochnit' kak stikovat' dopystim dannie s BPF 512 i 1024 ili ya ne tak ponyal napisannoe?

да так и стыковать, у вас разный шаг по сути, одни частоты есть в одном, другие в другом. Поскольку преобразование проводится параллельно, то в итоге сливаем на одну временную ось.

2.dalee vi tam ypominali normirovanie

это было в контексте поиска максимума, вам это ни к чему.

@Reist · 29.10.2013, 20:54 **[ТС]**

Сообщение от raxp

да так и стыковать, у вас разный шаг по сути, одни частоты есть в одном, другие в другом. Поскольку преобразование проводится параллельно, то в итоге сливаем на одну временную ось.

Но после БПФ 512 - выход 256 элементов, а после 1024 - 512, ммм запутался...голова плохо соображает уже)
на примере: Fд = 8000 БПФ1 = 512, БПФ2 = 1024

при БПФ1 один элемента(k) описывает по частоте - ~15,625Гц, по времени - ~ 62,5 мс
при БПФ2 один элемента(n) описывает по частоте - ~7,8125Гц, по времени - ~ 125 мс

То мне прорисовывать так: ?
n[1,1] n[1,1] n[1,2] n[1,2]
n[2,1] n[2,1] n[2,2] n[2,2]
k[1,1] k[1,2] k[1,3] k[1,4]
n[3,1] n[3,1] n[3,2] n[3,2]
n[4,1] n[4,1] n[4,2] n[4,2]
k[2,1] k[2,2] k[2,3] k[2,4]
и тд ...
Чет я намудрил но думаю понятно смысл...я правильно понял?

@vital792 · 30.10.2013, 07:51

Сообщение от Reist

sledyjushim obrazom: [0-512],[256-768]

da esli perekrytie v polovinu okna

Добавлено через 3 минуты
а по поводу прорисовки - вы я так понимаю будете отрисовывать спектрограмму? Тогда нормируйте ее по времени в соответствии с шагом окна.

@Reist · 30.10.2013, 13:23 **[ТС]**

Сообщение от vital792

da esli perekrytie v polovinu okna

Добавлено через 3 минуты
а по поводу прорисовки - вы я так понимаю будете отрисовывать спектрограмму? Тогда нормируйте ее по времени в соответствии с шагом окна.

Да, спектрограмма, под нормированием вы имеете ввиду, что при последовательном БПФ 512 у меня секунду описывает 16 элементов, а вот уже при перекрытии в 50%, получается своего рода масштабирование и 1 секунду описывать уже будет 24 элемента, и мне это соответственно учитывать при расчете времени, правильно?)

@vital792 · 30.10.2013, 14:13

когда вы идете по сигналу с перекрытием, сначала выбираете шаг, например если перекрытие 50% шаг равен половине длины окна: spectr = fft( signal(index*step : index*step+fftSize) * windowFunction). Таким образом вы получаете одну линию спектрограммы. Временная шкала этой спектрограммы(один пиксел) будет равна step/SampleRate. Всего в спектрограмме таким способом получается SignalLength/step - fftSize/step вертикальных линий. Изменяя шаг, вы можете уплавлять длиной спектрокраммы и разрешением по времени

@vital792 · 30.10.2013, 15:06

набросал пример на матлабе (т.к. он все нарисует за меня, я с рисовалками не особо дружу):

Matlab M

filename = 'D:\Complete1.wav';
sizeAll = wavread(filename,'size');
sizeAll = sizeAll(1);
step = 32;
fft_size = 512;
 
[signal, SamplingRate] = wavread(filename);
 
for i=1:sizeAll/step-fft_size/step
%     Hs=spectrum.cov(12);
%     dpd=psd(Hs,signal((i-1)*step+1:i*step+fft_size),'NFFT',fft_size);
%     s(:,i) = 20*log10(dpd.Data);
    sp = abs(fft(signal((i-1)*step+1:i*step+fft_size)));
    s(:,i) = 20*log10(sp(1:end/2));
end
figure
% subplot(2,1,1)
% plot((1:sizeAll)/SamplingRate, signal); grid on; axis tight;
% subplot(2,1,2)
imagesc((1:sizeAll)/SamplingRate, (size(s,1):-1:1)/size(s,1)*SamplingRate/2, (s));
grid on

во вложениях полученные спектрограммы: первая построена при помощи сглаженной ковариационной спектральной оценки, вторая напрямую вычислением fft

@vital792 · 30.10.2013, 16:21

в индексе ошибся (дурацкая матлабовская индексация с единицы - до сих пор не могу привыкнуть после си)

Matlab M

for i=1:sizeAll/step-fft_size/step
    Hs=spectrum.cov(12);
    dpd=psd(Hs,signal((i-1)*step+1:(i-1)*step+fft_size),'NFFT',fft_size);
    s(:,i) = 20*log10(dpd.Data);
%     sp = abs(fft(signal((i-1)*step+1:(i-1)*step+fft_size)).*kaiser(fft_size));
%     s(:,i) = 20*log10(sp(1:end/2));
end

@Reist · 30.10.2013, 20:48 **[ТС]**

raxp, вы не могли бы плз посмотреть 12 пост) или я там чушь полную написал?))) а то жду вашего ответа))

Добавлено через 3 минуты
vital792, спасибо), вы не подскажете у меня чем больший % перекрытия тем больше так скажем искажение по времени, то есть гармоники начинают друг на друга накладываться(будущая на прошлую), это недостаток данного метода или моих кривых рук? xD при 10-15% всё более менее норм при >50% уже накладки)

raxp · 30.10.2013, 22:04

...смысл поняли правильно.

@Reist · 30.10.2013, 22:18 **[ТС]**

Спасибо большое) по результату отпишусь)

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
		1
	Детализированное отображение "спектра", как в Adobe Audition 28.10.2013, 20:38. Просмотров 4386. Ответов 26 Метки нет (Все метки) Здравствуйте. Необходима консультация человека разбирающегося в сфере построения спектра сигнала)) Вообщем интересует вопрос как и на чем лучше прорисовывать спектр ( БПФ уже сделано, пересчитано в дБ ). (С++ Builder 6). И так на данный момент я прорисовываю спектр на канвасе TImage, где у меня 1 пиксель это 1 отчет после БПФ, то есть по вертикали у меня при БПФ 512 получается закрашивается 256 пикселей, цвет выбираю в зависимости от величины отсчета - чем больше тем ярче. Проблема в недостаточной детализации картинки...сам не могу додумать как сделать детализированное отображение спектра, по качеству стремящееся к абод аудишену)) Но понимаю что точно не простой прорисовкой по пикселям, если кто то уже имеет опыт, подскажите плз 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	28.10.2013, 22:12	2
	Это огибающая, сырые отсчеты во времени: Это спектрограмма (НЕ СПЕКТР), распределение спектра во времени: Так называемую детализацию можно имитировать градиентным переходом между цветами, или дискретно дополнением нулями при построении спектра для расширения разрешения по частоте. Ферштеен? 2

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	28.10.2013, 22:45 [ТС]	3
	Не ферштеен xD То есть сейчас я все правильно делаю - рисуя на канве по пикселям? Можно поподробнее про дополнение нулями? Сейчас я как раз и использую градиентные переходы между цветами) просто всё мёлкое...и плохо видны те или иные характеристики... 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	28.10.2013, 22:55	4
	Если вы используете отображение скажем, условно говоря, 1000 точек данных на экранном линейном отрезке в 100 пикселей, то конечно это неверный подход. Тут лучше перед отображением прореживание и постепенная детализация при масштабировании. Про "все мелкое" непонятно, приведите пример. ===================== Дополнение сигнала нулями позволяет более подробно рассмотреть структуру спектра, своего рода осуществляется интерполяция преобразования Фурье. http://1labview.info/spektraln... e-nulyami/ http://www.inkcanon.com/predme... age26.html 1

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	28.10.2013, 23:23 [ТС]	5
	ну у меня БПФ в основном 512 будет...поэтому у мя на 1 отсчет 1 пиксель(если же кол-во отсчетов превышает размер Имаджа...я его увеличиваю и делаю прокрутку)...то есть входной массив который я падаю в функцию БПФ я допустим записываю 400 реальных отсчетов и дополняю 112 нулей, я правильно понял? более мелкие это в частности голосовые гармоники при плохом качестве записи...или удаленности от микрофона... вы не могли бы уточнить про масштабирование? на данном этапе я просто делал так - допустим увеличиваю в 2 раза по х или у ... у меня в этом плане масштабирование идет порознь... между у1 и у2 я вставляю у = ( у1 + у2 ) / 2...и тд я извеняюсь за кучу может быть глупых вопросов...но я полный новичек в этой теме) 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	29.10.2013, 08:39	6
	1024-точечное, 2048-точечное БПФ не улучшает ситуацию? 0

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	29.10.2013, 12:26 [ТС]	7
	k sojaleniju net...v etom slychae teryaju detalizaciju po vremeni...tyt palka v dvyh koncah...i imenno 512 polychaetsya nailychshim variantom... P.S. izvenyajus' ta translit - ne mogy yazik pereklju4it' xD 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	29.10.2013, 14:49	8
	На эту тему вам будет полезна тема Как узнать частоту звука? 0

@vital792 2011 / 1283 / 60 Регистрация: 05.06.2010 Сообщений: 2,213
	29.10.2013, 17:16	9
	Сообщение от Reist teryaju detalizaciju po vremeni обычно используют перекрытие окон. Не знаю как в Audition-e, а в Sound Forge есть даже параметр - перекрытие в процентах. 0

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	29.10.2013, 18:58 [ТС]	10
	Сообщение от raxp На эту тему вам будет полезна тема Как узнать частоту звука? Prochital dannyju vetky...iz nee po moei teme vrode tol'ko sledyjushee: Сообщение от raxp А по сабжу, для повышения точности методов FFT используют несколько параллельно проводимых преобразований с разным количеством точек, так реализовано в некоторых цифровых осциллографах, что дает более четкую картинку спектрограммы и более высокую точность за счет совмещения нескольких спектров в единицу времени с разным разрешением по частоте. Вот так вот. 1.Ne mogli bi ytochnit' kak stikovat' dopystim dannie s BPF 512 i 1024 ili ya ne tak ponyal napisannoe? 2.dalee vi tam ypominali normirovanie: symma elementov delennaya na kolichestvo iskljuchaya max element...isklju4aem tol'ko odin element max...ved' elementov blizkih k max mojet bit' neskol'ko - chto eto daet?) Добавлено через 7 минут Сообщение от vital792 обычно используют перекрытие окон. Не знаю как в Audition-e, а в Sound Forge есть даже параметр - перекрытие в процентах. Ya pravil'no ponyal chto perekritie osyshestvlyaetsya pytem podachi ots4etov v funkciju BPF vmesto [0-512],[513-1024] sledyjushim obrazom: [0-512],[256-768],[513-124]?) 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	29.10.2013, 19:28	11
	1.Ne mogli bi ytochnit' kak stikovat' dopystim dannie s BPF 512 i 1024 ili ya ne tak ponyal napisannoe? да так и стыковать, у вас разный шаг по сути, одни частоты есть в одном, другие в другом. Поскольку преобразование проводится параллельно, то в итоге сливаем на одну временную ось. 2.dalee vi tam ypominali normirovanie это было в контексте поиска максимума, вам это ни к чему. 1

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	29.10.2013, 20:54 [ТС]	12
	Сообщение от raxp да так и стыковать, у вас разный шаг по сути, одни частоты есть в одном, другие в другом. Поскольку преобразование проводится параллельно, то в итоге сливаем на одну временную ось. Но после БПФ 512 - выход 256 элементов, а после 1024 - 512, ммм запутался...голова плохо соображает уже) на примере: Fд = 8000 БПФ1 = 512, БПФ2 = 1024 при БПФ1 один элемента(k) описывает по частоте - ~15,625Гц, по времени - ~ 62,5 мс при БПФ2 один элемента(n) описывает по частоте - ~7,8125Гц, по времени - ~ 125 мс То мне прорисовывать так: ? n[1,1] n[1,1] n[1,2] n[1,2] n[2,1] n[2,1] n[2,2] n[2,2] k[1,1] k[1,2] k[1,3] k[1,4] n[3,1] n[3,1] n[3,2] n[3,2] n[4,1] n[4,1] n[4,2] n[4,2] k[2,1] k[2,2] k[2,3] k[2,4] и тд ... Чет я намудрил но думаю понятно смысл...я правильно понял? 0

@vital792 2011 / 1283 / 60 Регистрация: 05.06.2010 Сообщений: 2,213
	30.10.2013, 07:51	13
	Сообщение от Reist sledyjushim obrazom: [0-512],[256-768] da esli perekrytie v polovinu okna Добавлено через 3 минуты а по поводу прорисовки - вы я так понимаю будете отрисовывать спектрограмму? Тогда нормируйте ее по времени в соответствии с шагом окна. 1

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	30.10.2013, 13:23 [ТС]	14
	Сообщение от vital792 da esli perekrytie v polovinu okna Добавлено через 3 минуты а по поводу прорисовки - вы я так понимаю будете отрисовывать спектрограмму? Тогда нормируйте ее по времени в соответствии с шагом окна. Да, спектрограмма, под нормированием вы имеете ввиду, что при последовательном БПФ 512 у меня секунду описывает 16 элементов, а вот уже при перекрытии в 50%, получается своего рода масштабирование и 1 секунду описывать уже будет 24 элемента, и мне это соответственно учитывать при расчете времени, правильно?) 0

@vital792 2011 / 1283 / 60 Регистрация: 05.06.2010 Сообщений: 2,213
	30.10.2013, 14:13	15
	когда вы идете по сигналу с перекрытием, сначала выбираете шаг, например если перекрытие 50% шаг равен половине длины окна: spectr = fft( signal(indexstep : indexstep+fftSize) * windowFunction). Таким образом вы получаете одну линию спектрограммы. Временная шкала этой спектрограммы(один пиксел) будет равна step/SampleRate. Всего в спектрограмме таким способом получается SignalLength/step - fftSize/step вертикальных линий. Изменяя шаг, вы можете уплавлять длиной спектрокраммы и разрешением по времени 1

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	30.10.2013, 20:48 [ТС]	18
	raxp, вы не могли бы плз посмотреть 12 пост) или я там чушь полную написал?))) а то жду вашего ответа)) Добавлено через 3 минуты vital792, спасибо), вы не подскажете у меня чем больший % перекрытия тем больше так скажем искажение по времени, то есть гармоники начинают друг на друга накладываться(будущая на прошлую), это недостаток данного метода или моих кривых рук? xD при 10-15% всё более менее норм при >50% уже накладки) 0

raxp 10212 / 6593 / 495 Регистрация: 28.12.2010 Сообщений: 21,164 Записей в блоге: 1
	30.10.2013, 22:04	19
	...смысл поняли правильно. 1

@Reist 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.04.2012 Сообщений: 21
	30.10.2013, 22:18 [ТС]	20
	Спасибо большое) по результату отпишусь) 0