개시하다

소음 평가는 대부분 부립엽 변환 등이 구하는 주파수 특성을 바탕으로 한다.이 주파수 특성은 각 주파수 성분의 강도를 나타내는 파워 스펙트럼을 빈번하게 사용하는데, 대부분의 경우 위상이 무시된다.이토이(1955), "음향공학 원론 상권", 일관회사에는 청각에 상위가 중요하지 않다는 기록도 있다.그러나 극단적이면 무한 주파수 성분을 골고루 포함하는 신호의 상위에 대해 모두 랜덤이면 백소음, 다 갖추면 펄스파로 상위에 따라 비슷해도 비슷하지 않은 소리가 난다.최근 몇 년 동안 위상의 중요성을 재검토해 소음계로 유명한소야 탐지기에서 기존의 소음 평가와 다른 다양한 방법을 제시해 음질 평가라고 불린다.
이번에 쓰고 싶은 것은 그중에서'변동음'으로 불리는 소리의 해석 방법에 대한 학습이다.소음을 감지하는 것은 문외한이기 때문에 잘못된 점이 많다.그때 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.

참고 자료

이 책을 읽고 공부했어요.여기에 분석 절차의 기록이 있지만 구체적으로 어떤 알고리즘으로 해석해야 할지 모르겠다.
소야 측정기: 파동음 분석
파동음향분석에 사용되는 알고리즘은 힐버트 변환을 통해 포락선을 구하고 FFT를 하는 것일 수 있다고 본다.
소야측기: 측량란 180호용 기초주파수분석(29)-힐버트 변환 및 해석 신호
나는 이 칼럼의 내용을 대조하여 부합되는지 확인했다.
소야 탐지기: 옆에서 벌레 소리를 측정한다
이번에는 단순하고 변동성분의 단위를 무시하기 위해 두 목소리의 상대적 평가를 보류했다.더욱 상세한 내용은 다음과 같이 기재되어 있다.
소야측기: 음질평가(page3)

파동음 분석

변동음

변동음은 예를 들어 400Hz와 404Hz의 음차를 동시에 울릴 때 파동을 들을 수 있도록 주기적으로 폭이 변동하는 소음이다.
하지만 귀로 들으면 4Hz의 파동이 들리지만 부립엽이 이 소리를 바꿔도 400Hz와 404Hz만 나온다.이를 통해 알 수 있듯이 음질 평가는 부립엽 변환을 통해 주파수 특성을 관찰하는 것만으로는 부족하다.

이것은 100Hz의 신호에서 10Hz로 AM을 변조한 신호다.

해석 신호

중학교에서 배운 삼각함수의 화적 공식은 상술한 일을 고려해 보았다.

\begin{align}
f(t) &=& A \left( \sin{(2 \pi 404 t)} + \sin{(2 \pi 400 t)} \right) \\
&=& 2A \sin{\left( 2 \pi \frac{404-400}{2} t \right)} \sin{\left( 2 \pi \frac{404+400}{2} t \right)}
\end{align}

화합을 적의 모양으로 바꾸자 4Hz의 모서리 성분이 나왔다.
부립엽 변환은 어떤 함수를 삼각함수로 변환하는 선형 조합이지만 이 주파수 분량의 강도를 나타내는 부립엽 계수는 시간에 따라 변하지 않는다.다른 한편, 화적의 공식에서 볼 수 있듯이 삼각함수의 화의 형식으로 표시된 신호도 적의 형식으로 바꿀 수 있다.이렇게 되면 진폭과 위상은 시간 변화의 신호가 된다.여기 해석 신호라는 아이디어를 도입합니다.이 함수는 실부의 원래 신호, 허부의 위상이 90도 늦어지는 신호를 가지고 있다.
$$f(t) = A(t)\left(\cos{(\theta (t))} + j\sin{(\theta (t))}\right)$$
이 신호는 힐버트 변환을 통해 위상 지연 90도를 허부에 설정하거나 부립엽 변환을 통해 마이너스 주파수를 0으로 설정하여 반변환한 것이다.
이번에 알고 싶은 건 $A(t)$성분입니다.\cos^2 {theeta} +\sin^2 {theeta} = 1달러의 관계를 사용한다면 실과 허의 제곱 평화 방근부터 시작한다
$$A(t) = A(t)\sqrt{\cos^2{(\theta (t))} +\sin^2{(\theta (t))}}$$
얻을 수 있다.이를 포락선이라고 합니다.FFT 이것을 통해 변동 성분의 주파수와 강도를 얻을 수 있다.

import numpy as np

fft = np.fft.fft(sig)
fft[N//2:] = 0.0
envelope = np.abs(np.fft.ifft(2.0*fft))

fluctuation_spectrum = np.abs(np.fft.fft(envelope))

방울벌레와 귀뚜라미의 변동성

참고로 소야 탐지기: 옆에서 벌레 소리를 측정한다 중의 방울벌레와 귀뚜라미의 변동성은 상술한 고려에 문제가 있는지 확인한다.음원도 빌렸어요.
파형을 확인하다.우선 방울벌레.

다음은 귀뚜라미.

통상적인 소음 평가와 마찬가지로 주파수 특성을 확인한다.나로보와 팔도보 1/3개.청각 필터와 음향 수정을 생략했습니다.SPL의 절대값을 모르므로 세로 축의 절대값은 의미가 없습니다.


이렇게 보면 두 소리는 거의 차이가 없다.주파수 특성만으로는 분별하기 어렵다.
내가 본 문제의 변동 성분을 좀 보겠다.포락선 FT를 구한 결과입니다.이번에 상대평가를 했으면 좋았을 텐데 학점이 잘 맞았어요.

같은 변동 주파수지만 강도는 2배가량 차이가 난다.이 분석 방법은 방울벌레와 귀뚜라미를 구분할 수 있다.

총결산

음질 평가 기술의 하나인 변동성 분석의 기초를 기록했다.뭔가 참고가 됐으면 좋겠네요.
이렇게 간단한 게 아니라 청각에 기반한 평가를 원하시는 분들은 이걸 추천합니다.
소야측기: 시간 시퀀스 데이터 분석 도구 Oscope