Exponenta Banner

spectralSlope

Спектральный наклон для аудиосигналов и слуховых спектрограмм

Свернуть все на странице

Синтаксис

slope = spectralSlope(x,f)
slope = spectralSlope(x,f,Name,Value)

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) задает опции с использованием одного или нескольких Name,Value аргументы в виде пар.

Примеры

свернуть все

Открыть Live Script

Считайте в аудио файла, вычислите 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 Live Script

Прочтите в аудио файла, а затем вычислите mel spectrogram с помощью melSpectrogram функция. Вычислите 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 Live Script

Чтение в аудио файла.

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

Вычислите наклон спектра величин с течением времени. Вычислите уклон для 50 мс Окон Хэмминга данных с перекрытием 25 мс. Используйте область значений от 62,5 Гц до fs/ 2 для вычисления 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 Live Script

Создайте dsp.AudioFileReader объект для чтения в аудио данных кадр за кадром. Создайте dsp.SignalSink для логгирования вычисления спектрального наклона.

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

В цикле аудиопотока:

  1. Чтение в систему координат аудио данных.

  2. Вычислите спектральный наклон для системы координат аудио.

  3. Логгирование спектрального наклона для последующего графического изображения.

Чтобы вычислить спектральный наклон только для заданного входного кадра, задайте окно с таким же количеством выборок, как и вход, и установите длину перекрытия равного нуля. Постройте график записанных 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.

Использование dsp.AsyncBuffer если

  • Вход в цикл аудиопотока имеет переменную samples-per-кадр.

  • Вход в цикл аудиопотока имеет несогласованные выборки-в-кадре с окном анализа spectralSlope.

  • Вы хотите вычислить спектральный наклон для перекрывающихся данных.

Создайте dsp.AsyncBuffer объект, сбросьте logger и отпустите средство чтения файлов.

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

Задайте, что спектральный наклон вычисляется для 50 мс систем координат 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 записанных данных.

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

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

Входные параметры

свернуть все

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

Типы данных: single | double

Частота дискретизации или вектор частоты в Гц, заданная в виде скаляра или вектора, соответственно. Как интерпретируется функция x зависит от формы f:

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

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

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

Типы данных: single | double

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте необязательные разделенные разделенными запятой парами Name,Value аргументы. Name - имя аргумента и Value - соответствующее значение. Name должны находиться внутри кавычек. Можно задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке 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 частотного диапазона, аргументы пары "имя-значение" игнорируются.

Окно, примененное во временном интервале, задается как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'Window' и вектор действительных чисел. Количество элементов в векторе должно быть в области значений [1, size (x,1)]. Количество элементов в векторе также должно быть больше OverlapLength.

Типы данных: single | double

Количество выборок, перекрывающихся между смежными окнами, заданное как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'OverlapLength' и целое число в области значений [0, размер (Window,1)).

Типы данных: single | double

Количество интервалов, используемых для вычисления ДПФ оконных входных выборок, заданное как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'FFTLength' и положительное скалярное целое число. Если не задано, FFTLength по умолчанию задается количество элементов в Window.

Типы данных: single | double

Частотная область значений в Гц, заданный как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'Range' и двухэлементный вектор-строка с увеличением вещественных значений в области значений [0, f/2].

Типы данных: single | double

Тип спектра, заданный как разделенная разделенными запятой парами, состоящая из 'SpectrumType' и 'power' или 'magnitude':

  • 'power' - Спектральный наклон вычисляется для одностороннего спектра степени.

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

Типы данных: char | string

Выходные аргументы

свернуть все

Спектральный наклон в Гц, возвращенный в виде скаляра, вектора или матрицы. Каждая строка slope соответствует спектральному наклону окна x. Каждый столбец slope соответствует независимому каналу.

Алгоритмы

Спектральный наклон вычисляется как описано в [1]:

slope=∑k=b1b2(fk−μf)(sk−μS)∑k=b1b2(fk−μf)2

где

  • fk - частота в Гц, соответствующая k интервала.

  • μf - средняя частота.

  • sk - спектральное значение в k интервала.

  • μs - среднее спектральное значение.

  • b 1 и b 2 являются краями диапазона в интервалах, над которыми можно вычислить спектральный наклон.

Ссылки

[1] Лерч, Александр. Введение в приложения для анализа аудио Содержимого в обработке сигналов и музыкальной информатике. Piscataway, NJ: IEEE Press, 2012.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

.

Массивы графических процессоров
Ускорите код, запустив на графическом процессорном модуле (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.

См. также

|

Темы

Введенный в R2019a

Документация Audio Toolbox

Поддержка