Jürgen Dick - Lehrstuhl Algorithmen & Datenstrukturen, Institut für ...
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Kapitel 3<br />
Extraktion von Audio-Features<br />
Auf den ersten Blick beinhalten Audiosignale nur eine Information: die Amplitude über die<br />
Zeit (die Wellenform des Signals). Es gibt aber noch eine Vielzahl von anderen Eigenschaften,<br />
die sich aus dem zeitlichen Verlauf des Signals ermitteln lassen. Hierzu gehören beispielsweise<br />
der Verlauf der Energie und der Nulldurchgangsrate, das Frequenzspektrum sowie im Falle von<br />
Sprachsignalen der Pitch-Verlauf.<br />
Zunächst wird in Kapitel 3.1 das sogenannte Windowing eingeführt. Dieses Konzept ist<br />
elementar und Voraussetzung <strong>für</strong> alle Analysetechniken, die in diesem Kapitel verwendet<br />
werden. Die Kapitel 3.2, 3.3 und 3.4 stellen drei sogenannte Audio-Features des Audiosignals<br />
vor, die extrahiert werden können, um hiermit high level-Informationen zu erzeugen. Die ersten<br />
zwei Signaleigenschaften, short-term energy und short-term zero crossing rate, sind sehr einfach<br />
zu ermittelnde Features, während die dritte Eigenschaft, Pitch (Fundamentalfrequenz), einen<br />
höheren Aufwand erfordert. Die einzelnen, mittels Windowing, extrahierten Audio-Features<br />
werden dann geeignet kombiniert, um Informationen auf höherem Level zu generieren.<br />
3.1 Windowing / Frames<br />
In allen praktischen Signalverarbeitungsanwendungen muß mit kurzen Ausschnitten des zu verarbeitenden<br />
Signals gearbeitet werden. Dies trifft vor allen Dingen dann zu, wenn herkömmliche<br />
Analysetechniken auf nichtstationäre Signale angewendet werden sollen. Beispielsweise sind<br />
Sprachsignale solche nichtstationären Signale. In diesem Fall muß ein Teil des Signals ausgewählt<br />
werden, der berechtigterweise als stationär angenommen werden kann.<br />
3.1.1 Windowing<br />
Ein Fenster (engl.:<br />
<br />
Window) ist eine reelle, endliche Folge, die benutzt wird, um einen<br />
gewünschten Ausschnitt aus dem Originalsignal auszuwählen. Dies geschieht durch eine<br />
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