Frequentiebandanalyse

Frequentiebandanalyse is een methode uit de signaalverwerking waarbij een tijdsignaal wordt verdeeld en geanalyseerd op basis van frequentie. Het doel is te achterhalen hoe de energie of informatie verdeeld is over verschillende frequentiebanden, wat nuttig is voor het karakteriseren van geluid, trillingen of communicatiesignalen. Door de frequentieinhoud te onderzoeken kunnen patronen zoals toonhoogtes, timbre of resonanties worden geïdentificeerd.

Technieken die bij frequentiebandanalyse worden toegepast, omvatten onder meer spectrale analyse met de discrete Fourier-transformatie (DFT) of de korte-termijn Fourier-transformatie (STFT), evenals Welch’s methode voor robuustere schattingen. Daarnaast worden filterbanken gebruikt om het signaal op te splitsen in voor gedefinieerde bandpassen; bij geavanceerdere analyses kunnen wavelettransformats of perceptuele bandindelingen zoals Bark of Mel worden gehanteerd om relevantie voor menselijke perceptie te verbeteren.

Uitvoering en interpretatie verlopen vaak in stappen: gegevensverzameling en preprocessie (ruisonderdrukking, normalisatie), selectie van bandindelingen of filters, berekening van energie of amplitude per band, en visualisatie (bijvoorbeeld een spectrogram of een bandenergiediagram). De resultaten worden geïnterpreteerd in termen van inhoud van het signaal, mogelijk met vergelijking tussen verschillende tijdsperioden of omstandigheden.

Toepassingen omvatten onder meer audio-equalisatie en muziekproductie, spraak- en luisterenanalyse, diagnostiek van mechanische trillingen en aanvullende signalen in communicatie. Belangrijke beperkingen zijn onder meer de resolutie-ruimerelatie tussen tijd en frequentie, ruisinvloeden en lekkage bij filter- of transformatiemethodes. Verwante concepten zijn spectrale analyse, bandpassfilters en tijd-frequentie-analyses.