Стартовая страница сайта: www.zhenilo.narod.ru

Амплитудный и фазовый спектры

Интересный вопрос - в каком из этих спектров содержится больше информации?
И в каком смысле - больше?
С точки зрения живого существа (человека, слона, летучей мышки, комара) или с позиций общей теории информации, которая ещё окончательно не сформировалась?

Ясно, что гармоника - это основная информационная единица описания звука, поскольку частота гармоники инвариантна к любым реальным изменениям звукового сигнала, при его прохождении через любые реальные каналы передачи звука. Поэтому амплитудный спектр важен уже только лишь потому, что он указывает - из каких гармоник состоит (или можно составить) исследуемый звуковой сигнал. Если амплитуда гармоники с некоторой частотой равна нулю, то считай, что никакой гармоники в анализируемом окне наблюдения за сигналом вообще нет. А если амплитуда не равна нулю, то - инвариантный компонент сигнала присутствует.

Известно, что наш слух значение фазы одиночного гармонического сигнала никак не ощущает. Да что там одиночного гармонического сигнала! Даже если в любом звуковом сигнале немного изменить фазы всех гармоник (что такое немного - это отдельный разговор) или, как говорил уважаемый Андрей Андреевич Пирогов (предложивший замечательную фонетическую функцию Пирогова): "Немного распушить фазу", - то наш слух и это преобразование сигнала тоже не заметит.

Поэтому фазовому спектру внимание почти не уделялось. И это уже стало почти традицией. Видимо, из-за этого очень не просто найти инструмент визуализации следов звука в виде динамических спектров (сонограмм), в котором бы информация о фазовом спектре, хоть как-то бы, визуализировалась.

Но. С теоретической точки зрения фазовый спектр может содержать столько же информации, сколько и амплитудный. Чтобы убедиться в этом, очень полезен эксперимент, предложенный в статье: Оппенгейм А.В. и Лим Дж.С. “Важность фазы при обработке сигналов”, ТИИЭР, 1981, Т. 69, № 5.

Схема эксперимента такова:

Дополнительные справочные материалы, описывающие некоторые правила работы с программой, смотрите в Help'е программы AmplitudePhazeMixing.exe.

Сама программа и дополнительные файлы упакованы в ZIPфайл:

AmplitudePhazeMixing.zip (объём архива = 811 372 байт).