Loading AI tools
ייצוג חזותי של ספקטרום התדרים של האות והשתנותו עם הזמן מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
ספקטרוגרמה היא ייצוג חזותי של ספקטרום התדרים של האות והשתנותו עם הזמן. כאשר מדובר באות אודיו, ספקטרוגרמה נקראת לעיתים סונוגרפיה, טביעת-קול (על משקל "טביעת אצבע") או קולגרמה. בייצוג תלת-ממדי אפשר שתיקרא "תרשים מפל מים".
ספקטרוגרמות נמצאות בשימוש נרחב במוזיקה, בבלשנות, בסונאר, במכ"ם, בעיבוד דיבור,[1] בסייסמולוגיה ועוד. אפשר להשתמש בספקטרוגרמות אודיו לזיהוי פונטי של מילים מדוברות, ולניתוח קריאות של בעלי חיים.
את הספקטרוגרמה אפשר ליצור באמצעות ספקטרומטר אופטי, סדרה של מסנני תדרים, התמרת פורייה או התמרת Wavelet (ואז היא ידועה גם כסקאלוגרמה).[2]
ספקטרוגרמה מתוארת לרוב כמפת חום, כלומר כתמונה שבה הגודל מיוצג על ידי שינוי צבע או בהירות.
תבנית שכיחה היא גרף שבו שני ממדים גאומטריים מייצגים זמן ותדר והמימד השלישי מציין את המשרעת (Amplitude) של תדר מסוים בזמן מסוים. המשרעת מיוצגת על ידי הבהירות או הצבע של הנקודה.
ישנן לתבנית וריאציות רבות: הציר האנכי והציר האופקי לעיתים מוחלפים, כך שהזמן הוא בציר האנכי. אפשר להשתמש בתרשים מפל מים שבו המשרעת מיוצגת על ידי גובהו של משטח תלת־ממדי ולא צבע או בהירות. צירי התדירות והמשרעת יכולים להיות ליניאריים או לוגריתמיים, לפי הצורך. אודיו יוצג לרוב עם ציר משרעת לוגריתמי (לרוב בדציבלים, או dB), והתדר יהיה ליניארי כדי להדגיש יחסים הרמוניים, או לוגריתמי כדי להדגיש קשרים מוזיקליים וטונליים. ספקטרוגרמה נותנת ביטוי חזותי מובחן לאלמנטים שונים בצליל כגון הרמוניות בכפולות שלמות של תדר יסוד, חזרה על צליל, גובה הצליל או עוצמתו.
אפשר ליצור ספקטרוגרמות אור במישרין על ידי קריאות של ספקטרומטר אופטי, במשך זמן מסוים.
אפשר ליצור ספקטרוגרמות מאותות על ציר זמן באחת משתי דרכים: קירוב על ידי סדרה של מסנני תדרים (זו הייתה הדרך היחידה לפני עידן עיבוד האותות הדיגיטלי המודרני), או חישוב באמצעות התמרת פורייה. שתי השיטות יוצרות ייצוגי זמן-תדר שונים, אך שקולים בתנאים מסוימים.
שיטת מסנני התדרים מתבססת לרוב על עיבוד אנלוגי כדי לחלק את אות הקלט לפסי תדר; גודל ערכי הפלט של כל מסנן שולט במתמר שכותב את הספקטרוגרמה כתמונה על נייר.[3]
יצירת ספקטרוגרמה באמצעות FFT מתבססת על חלוקת ציר הזמן לקטעים, לרוב עם חפיפה ביניהם. על כל קטע אפשר להפעיל פונקציית חלון. עבור כל קטע, המשרעות של התדרים בספקטרום מחושבות על ידי התמרת פורייה ומיוצגות כקו אנכי. הקווים האנכיים, מוצבים זה לצד זה ויוצרים תמונה או משטח תלת־ממדי, על פי תבנית ההצגה שנבחרה.[4]
הספקטרוגרמה אינה מכילה מידע מלא על הפאזה של האות המיוצג. מסיבה זו, יצירת הספקטרוגרמה אינה הפיכה ולא ניתן לשחזר ממנה את האות המקורי. בספקטרוגרמה קיים מידע פאזה מסוים, אך הוא מופיע בצורת השהיית זמן (או השהיית קבוצה ).[5] במצבים בהם הפאזה המדויקת אינה חשובה, ייתכן וניתן לחשב קירוב שימושי של האות המקורי. ספקטרוגרף הצליל של אנליזה וסינתזה מחדש[6] הוא דוגמה לתוכנית מחשב שמנסה לעשות זאת. ה-Pattern Playback היה סינתיסייזר דיבור מוקדם, שתוכנן במעבדות Haskins בסוף שנות ה-40, שהמיר ספקטרוגרמות בחזרה לצליל.
גודל של קטע, או חלון, יכול להיות בטווח רחב של ערכים. חלון קצר יותר, ייתן תוצאות מדויקות יותר על ציר הזמן, על חשבון הדיוק בתדר, ולהפך. בחירת גודל הקטע, או החלון, מהווה פשרה בין דיוק בזמן לדיוק בתדר.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.