Äänianalyysit

Äänianalyysit ovat signaalin analysointia, jossa tutkitaan äänen ominaisuuksia sekä ajassa että taajuuksissa. Ne tähtäävät rakenteen, dynamiikan ja ilmaisun ymmärtämiseen sekä mahdollisten puhujien, soittimien tai tapahtumien tunnistamiseen. Digitaalisen analyysin perusta on näytteenotto, jonka laatu määräytyy näytteenottotaajuuden ja dynaamisen alueen hallinnan mukaan.

Keskeisiä lähestymistapoja ovat aikasidonnainen ja taajuusperusteinen analyysi. Taajuusanalyysissä hyödynnetään Fourier-transformaatiota ja sovelluksia kuten FFT ja spektri. Aikasidonnaisissa menetelmissä tarkastellaan signaalin ajallista rakennetta ja vaihtelua. Yleisiä tekniikoita ovat STFT, wavelet-, cepstrum- ja formanttianalyysit, joita käytetään puhujan tunnistukseen sekä musiikin rytmin ja sointuvaihtelujen tutkimukseen.

Sovelluksia ovat kielitiede ja puheteknologia, musiikki- ja akustiikkatutkimus sekä ympäristö- ja telekommunikaatioäänet. Puheessa tärkeitä ovat F0-arvon, formanttien ja MFCC-merkitysten mittaukset.

Perusmittauksia ovat äänenvoimakkuus, spektri sekä MFCC- ja F0-arvot. Näytteenottotaajuuden on oltava riittävä Nyquistin lain toteuttamiseksi, ja aliisaus on vältettävä. Tulokset esitetään usein spektrikuvina, cepstrum- tai MFCC-taulukoina sekä aikavälineinä.

Työkalut ja standardointi: äänianalyysiä voidaan toteuttaa MATLABin, Pythonin (SciPy, LibROSA), Praatin ja muiden työkalujen avulla. Kansainväliset suositukset ja standardit, kuten ITU-suositukset, ohjaavat mittausten käytäntöjä puhe- ja äänitekniikassa.