Spektral planhet - Spectral flatness

Maksimal spektral planhet (nærmer seg 1) oppnås ved hvit støy.

Spektral planhet eller tonalitetskoeffisient , også kjent som Wiener entropi , er et mål som brukes i digital signalbehandling for å karakterisere et lydspekter . Spektral flathet blir vanligvis målt i desibel , og gir en måte for å kvantifisere hvor tone -som en lyd er, i motsetning til å være støy -som.

Betydningen av tonal i denne sammenhengen er i betydningen mengden topper eller resonansstruktur i et effektspekter , i motsetning til flat spekter av en hvit støy . En høy spektral planhet (nærmer seg 1,0 for hvit støy) indikerer at spekteret har en lignende mengde kraft i alle spektralbånd - dette ville høres ut som hvit støy, og grafen for spekteret ville virke relativt flat og jevn. En lav spektral planhet (nærmer seg 0,0 for en ren tone) indikerer at spektraleffekten er konsentrert i et relativt lite antall bånd - dette vil typisk høres ut som en blanding av sinusbølger , og spekteret vil virke "piggete".

Spektralplanheten beregnes ved å dele det geometriske gjennomsnittet av effektspekteret med det aritmetiske gjennomsnittet av effektspekteret, dvs.

${\ displaystyle \ mathrm {Flatness} = {\ frac {\ sqrt [{N}] {\ prod _ {n = 0}^{N-1} x (n)}} {\ frac {\ sum _ {n = 0}^{N-1} x (n)} {N}}} = {\ frac {\ exp \ venstre ({\ frac {1} {N}} \ sum _ {n = 0}^{N -1} \ ln x (n) \ høyre)} {{\ frac {1} {N}} \ sum _ {n = 0}^{N-1} x (n)}}}$

hvor x (n) representerer størrelsen på bin nummer n . Vær oppmerksom på at en enkel (eller flere) tom beholder gir en planhet på 0, så dette målet er mest nyttig når hyller vanligvis ikke er tomme.

Forholdet produsert av denne beregningen blir ofte konvertert til en desibelskala for rapportering, med maksimalt 0 dB og minimum −∞ dB.

Spektralplanheten kan også måles innenfor et spesifisert delbånd, i stedet for over hele båndet. Dubnov har vist at spektral planhet er ekvivalent med informasjonsteoretisk begrep om gjensidig informasjon som er kjent som dobbel total korrelasjon.

applikasjoner

Denne målingen er en av de mange lydbeskrivelsene som brukes i MPEG-7- standarden, der den er merket "AudioSpectralFlatness".

I fuglesangforskning har den blitt brukt som en av funksjonene målt på fuglesanglyd, når man tester likhet mellom to utdrag. Spektral planhet har også blitt brukt i analysen av elektroencefalografi (EEG) diagnostikk og forskning, og psykoakustikk hos mennesker.

Referanser