Exponenta Banner
exponenta event banner

spectralSlope

Спектральный наклон для звуковых сигналов и слуховых спектрограмм

свернуть все на странице

Синтаксис

наклон = спектральный Наклон (x, f)
slope = spectralSlope (x, f, имя, значение)

Описание

пример

slope = spectralSlope(x,f) возвращает спектральный наклон сигнала, x, со временем. Как интерпретируется функция x зависит от формы f.

пример

slope = spectralSlope(x,f,Name,Value) указывает параметры, использующие один или несколько Name,Value аргументы пары.

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

Прочтите аудиофайл, рассчитайте уклон с помощью параметров по умолчанию, а затем постройте график результатов.

[audioIn,fs] = audioread('Counting-16-44p1-mono-15secs.wav');
slope = spectralSlope(audioIn,fs);

t = linspace(0,size(audioIn,1)/fs,size(slope,1));
plot(t,slope)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Slope')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Открыть сценарий в реальном времени

Прочитайте аудиофайл, а затем рассчитайте спектрограмму mel с помощью melSpectrogram функция. Рассчитайте наклон спектрограммы mel с течением времени. Постройте график результатов.

[audioIn,fs] = audioread('Counting-16-44p1-mono-15secs.wav');

[s,cf,t] = melSpectrogram(audioIn,fs);

slope = spectralSlope(s,cf);

plot(t,slope)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Slope')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Открыть сценарий в реальном времени

Чтение в аудиофайле.

[audioIn,fs] = audioread('Counting-16-44p1-mono-15secs.wav');

Вычислите наклон амплитудного спектра во времени. Рассчитайте наклон для окон Хэмминга 50 мс данных с перекрытием 25 мс. Используйте диапазон от 62,5 Гц до fs/ 2 для расчета уклона. Постройте график результатов.

slope = spectralSlope(audioIn,fs, ...
                    'Window',hamming(round(0.05*fs)), ...
                    'OverlapLength',round(0.025*fs), ...
                    'Range',[62.5,fs/2]);
                        
t = linspace(0,size(audioIn,1)/fs,size(slope,1));
plot(t,slope)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Slope')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Открыть сценарий в реальном времени

Создать dsp.AudioFileReader объект для считывания в кадре аудиоданных. Создать dsp.SignalSink для регистрации расчета спектрального наклона.

fileReader = dsp.AudioFileReader('Counting-16-44p1-mono-15secs.wav');
logger = dsp.SignalSink;

В цикле аудиопотока:

  1. Считывание в кадре аудиоданных.

  2. Вычислите спектральный наклон для кадра звука.

  3. Запишите спектральный наклон для последующего построения графика.

Чтобы вычислить спектральный наклон только для данного входного кадра, укажите окно с тем же количеством выборок, что и на входе, и установите нулевую длину перекрытия. Постройте график зарегистрированных данных.

win = hamming(fileReader.SamplesPerFrame);
while ~isDone(fileReader)
    audioIn = fileReader();
    slope = spectralSlope(audioIn,fileReader.SampleRate, ...
                          'Window',win, ...
                          'OverlapLength',0);
    logger(slope)
end

plot(logger.Buffer)
ylabel('Slope')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Использовать dsp.AsyncBuffer если

  • Вход в контур аудиопотока имеет переменную выборку на кадр.

  • Вход в цикл аудиопотока имеет несовместимые выборки на кадр с окном анализа spectralSlope.

  • Требуется вычислить спектральный наклон для перекрывающихся данных.

Создать dsp.AsyncBuffer , сбросьте средство регистрации и отпустите средство чтения файлов.

buff = dsp.AsyncBuffer;
reset(logger)
release(fileReader)

Укажите, что спектральный наклон рассчитывается для 50 мс кадров с перекрытием 25 мс.

fs = fileReader.SampleRate;

samplesPerFrame = round(fs*0.05);
samplesOverlap = round(fs*0.025);

samplesPerHop = samplesPerFrame - samplesOverlap;

win = hamming(samplesPerFrame);

while ~isDone(fileReader)
    audioIn = fileReader();
    write(buff,audioIn);
    
    while buff.NumUnreadSamples >= samplesPerHop
        audioBuffered = read(buff,samplesPerFrame,samplesOverlap);
        
        slope = spectralSlope(audioBuffered,fs, ...
                              'Window',win, ...
                              'OverlapLength',0);
        logger(slope)
    end
    
end
release(fileReader)

Постройте график зарегистрированных данных.

plot(logger.Buffer)
ylabel('Slope')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Входные аргументы

свернуть все

Входной сигнал, заданный как вектор, матрица или 3-D массив. Как интерпретируется функция x зависит от формы f.

Типы данных: single | double

Частота дискретизации или частотный вектор в Гц, заданный как скаляр или вектор соответственно. Как интерпретируется функция x зависит от формы f:

  • Если f является скаляром, x интерпретируется как сигнал временной области, и f интерпретируется как частота выборки. В этом случае x должен быть действительным вектором или матрицей. Если x задается как матрица, столбцы интерпретируются как отдельные каналы.

  • Если f является вектором, x интерпретируется как сигнал частотной области, и f интерпретируется как частоты, в Гц, соответствующие строкам x. В этом случае x должен быть действительным массивом L-за-M-за-N, где L - число спектральных значений на заданных частотах fM - количество отдельных спектров, а N - число каналов.

  • Количество строк x, L, должно быть равно числу элементов f.

Типы данных: single | double

Аргументы пары «имя-значение»

Укажите дополнительные пары, разделенные запятыми Name,Value аргументы. Name является именем аргумента и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри кавычек. Можно указать несколько аргументов пары имен и значений в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Пример: 'Window',hamming(256)

Примечание

Следующие аргументы пары имя-значение применяются, если x является сигналом временной области. Если x является сигналом частотной области, аргументы пары имя-значение игнорируются.

Окно, примененное во временной области, указанное как разделенная запятыми пара, состоящая из 'Window' и реальный вектор. Число элементов в векторе должно находиться в диапазоне [1, size(x,1)]. Число элементов в векторе также должно быть больше OverlapLength.

Типы данных: single | double

Количество выборок, перекрывающихся между соседними окнами, указанное как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'OverlapLength' и целое число в диапазоне [0, size(Window,1)).

Типы данных: single | double

Количество ячеек, используемых для вычисления DFT входных выборок с окнами, указанных как разделенная запятыми пара, состоящая из 'FFTLength' и положительное скалярное целое число. Если не указано, FFTLength по умолчанию - количество элементов в Window.

Типы данных: single | double

Диапазон частот в Гц, указанный как разделенная запятыми пара, состоящая из 'Range' и двухэлементный вектор строк, увеличивающий действительные значения в диапазоне [0, f/2].

Типы данных: single | double

Тип спектра, указанный как разделенная запятыми пара, состоящая из 'SpectrumType' и 'power' или 'magnitude':

  • 'power' - Спектральный наклон рассчитывается для одностороннего спектра мощности.

  • 'magnitude' - Спектральный наклон вычисляется для одностороннего спектра амплитуды.

Типы данных: char | string

Выходные аргументы

свернуть все

Спектральный наклон в Гц, возвращаемый как скаляр, вектор или матрица. Каждая строка slope соответствует спектральному наклону окна x. Каждый столбец slope соответствует независимому каналу.

Алгоритмы

Спектральный наклон вычисляют, как описано в [1]:

slope=∑k=b1b2 (fk − мкф) (sk − мкС) ∑k=b1b2 (fk − мкф) 2

где

  • fk - частота в Гц, соответствующая ячейке k.

  • мкф - средняя частота.

  • sk - спектральное значение в ячейке k.

  • мкс - среднее спектральное значение.

  • b1 и b2 - края полосы в ячейках, по которым вычисляется спектральный наклон.

Ссылки

[1] Лерч, Александр. Введение в приложения для анализа аудиоконтента в области обработки сигналов и музыкальной информатики. Piscataway, NJ: IEEE Press, 2012.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

.

Массивы графических процессоров
Ускорьте выполнение кода с помощью графического процессора (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.

См. также

|

Темы

Представлен в R2019a

Документация по панели инструментов Audio

Поддержка