Spektrogrammien

Een spectrogram is een visuele representatie van de frequenties van een signaal in de loop van de tijd. De horizontale as toont tijd, de verticale as toont frequentie, en de kleur of intensiteit geeft het amplitude- of vermogensniveau van de frequentiecomponenten weer.

Het wordt doorgaans verkregen door een korte tijdsvenster over het signaal te schuiven en voor elke positie de Fourier-transformatie uit te voeren (de Short-Time Fourier Transform, STFT). Het resultaat is een matrix van complexe getallen; de magnitude of het vermogen wordt weergegeven. Veelgebruikte vensters zijn bijvoorbeeld Hann of Hamming. De vensterlengte bepaalt de tijds- versus frequentieresolutie: langere vensters geven betere frequentieresolutie maar slechtere tijdsresolutie.

Er bestaan verschillende varianten, waaronder STFT-gebaseerde spectrogrammen, constant-Q spectrogrammen (met logaritmische frequentie-as) en wavelet-spectrogrammen. De weergegeven waarde wordt meestal uitgedrukt in decibel en kan worden weergegeven met kleur- of grijstinten.

Toepassingen zijn onder meer spraak- en taalanalyse, muziekonderzoek, bioakoestiek, seismologie, inspectie van mechanische systemen en radar. In spraak onthult het formanten en spraakgeluidkenmerken; in muziek kunnen toonhoogte, timbre en dynamiek worden afgelezen.

Beperkingen omvatten de inzodimensionale afweging tussen tijds- en frequentieresolutie (door de onzekerheidsprincipe), verschijnselen zoals lekken en aliasing door vensterkeuze, en de noodzaak van geschikte normalisatie en schaalselectie om interpretatie te vergemakkelijken.