음향학 기본 용어

소리의 기본 요소

소리가 서로 다르게 들리게 하는 요소

• pitch (소리의 높이)
• loudness (소리의 크기)
• quality (소리의 질)

음파 (sound wave)

공기 입자의 운동 메커니즘

음파에 나타난 소리의 특성

• 주기적 진동의 절대치 (Magnitude)
  방향을 고려하지 않는 scalar, frequency domain에서 주로 사용

• 음파의 진폭 (amplitude)
  소리의 크기(loudness)와 관계됨 (진폭 ↑ = 크기 ↑)
  time domain에서 주로 사용

• 음파의 주파수 (frequency)
  소리의 높이(pitch)와 관계됨 (주파수 ↑ = 높은 소리)

• 음파의 위상 (phase)
  파형의 모양을 변화시킴

Magnitude vs Amplitude

Magnitude는 어떤 주기적 진동의 절대치를 의미하며,
Amplitude는 전압파 형상에서 특정 위치의 높이값을 의미한다.

Magnitude는 방향을 고려하지 않는 scalar 이며, frequency domain에서 주로 사용한다.
Amplitude는 방향을 고려하는 vector이며, time domain에서 주로 사용한다.

Magnitude는 RF에서 유난히 많이 사용되며, 복소수형태 또는 dB스케일 지표와 상대적인 의미로 주로 사용된다.

어떤 값의 순수한 크기이며, 어떤 단위체계 변환없이 측정되는 값 그 자체

ex) a+jb라는 복소수라면 magnitude는 root(a^2 + b^2)과 같이 나타낼 수 있다. == 복소수 신호의 크기를 의미

• 실수부: 모든 상태에서 상존하는 에너지 개념
• 허수부: 정적 상태에서 보이지 않고, 신호가 주기적으로 변하는 동적 상태에 발현되는 축적된 에너지 성분

실제 주기적 진동을 하는 신호는 이러한 실수와 허수부 신호의 에너지 교환에 의한 반복형태를 가지게 된다.

복소수는 주파수 성분을 가지는 주기적 신호와 관련된 모든 수치를 의미

참고: https://blog.naver.com/suya309/221023654826

power_to_db

librosa.power_to_db를 통해 power spectrogram을 dB scale로 변환하는 경우가 많다.

S: input power
ref: 그냥 scaling 기준? (default: 1.0)

주파수

: 단위시간당(1초) 반복된 cycle 개수 (Hz, cps(cycle per sound))
f(주파수) = 1/t (주기)

소리의 고저(pitch)를 결정하는 요소
음파의 주파수 (Frequency == Fundamental Frequency, $F_0$)

jitter

단위시간 안의 발음에서 성대의 진동인 pitch의 변화가 얼마나 많은가?

-> 정상적인 음성에서는 변화율이 낮으며, 성대에 결절이 있거나 암조직이 있으면 변화가 많음

shimer

음성 파형에서 각 지점의 진폭값의 변화가 얼마나 규칙적인가? (소리의 크기가 얼마나 규칙적인가?)

-> 환자의 경우 성대의 진폭이 불규칙, 각 시점의 진폭 값도 일정하지 않다.

스펙트럼

음향신호를 주파수, 진폭으로 분석하여 보여줌
지정된 한 시점에 대한 정도의 변화

스펙트라

여러개의 시간 지점에 푸리에 분석된 스펙트럼 군

스펙트로그램

시간선상에 스펙트라를 연이어 표시
해당 주파수마다 진폭의 강도를 함꼐 나타냄

mono vs stereo

• mono
  1개의 채널
  1개의 마이크를 통한 녹음, 1개의 스피커로 듣는 소리
  Left, Right가 같은 소리를 복제해서 들림

• stereo
  2개의 채널
  Left, Right가 서로 다른 소리를 녹음하거나 들림
  (FPS 사플 생각하면 될듯)

sub-bass

90Hz 이하의 들을 수 있는 소리
이보다 낮은 대역의 소리 (16-17Hz 이하)의 소리는 초저주파 불가청음(infrasound)라고 불린다. 사운드 시스템에서 서브우퍼는 단독으로 낮은 베이스와 서브베이스를 증폭하는 데 사용됨.

참고

• wikipedia