Ψηφιακή Επεξεργασία Ήχου - Μεταπτυχιακό (1807-ΜΑ1004)

Chrisoula Alexandraki

Περιγραφή

Το μάθημα αποσκοπεί στη μελέτη των ψηφιακών σημάτων, την κατανόηση των αναπαραστάσεών τους στο πεδίο του χρόνου και της συχνότητας καθώς και τις διαδικασίες ανάλυσης και επεξεργασίας τους, για χρήση σε ηχητικές εφαρμογές. Εστιάζουμε στις τεχνικές φασματικής επεξεργασίας που είναι σχετικές με την περιγραφή και τη μετατροπή ήχων, αναπτύσσοντας τις βασικές θεωρητικές και πρακτικές γνώσεις με τις οποίες αναλύουμε, συνθέτουμε, μετασχηματίζουμε και περιγράφουμε ηχητικά σήματα στο πλαίσιο ηχητικών εφαρμογών.

Τα πρώτα μαθήματα επικεντρώνονται στην επικύρωση βασικής γνώσης που αφορά στην ψηφιοποίηση αναλογικών σημάτων, το μετασχηματισμό και την επεξεργασία ψηφιακών σημάτων, ενώ το δεύτερο μέρος του μαθήματος επικεντρώνει σε μουσικά σήματα και σε θέματα εξαγωγής ηχητικών χαρακτηριστικών και αυτόματης ανάλυσης μουσικού σήματος με στόχο την ανάκτηση μουσικής πληροφορίας.

Περίγραμμα Ύλης

Ψηφιοποίηση αναλογικών σημάτων
- Παλμοκωδική διαμόρφωση και η αρχή της δειγματολοψίας
- Μαθηματική αναπαράσταση σημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου
- Υποδειγματοληψία, υπερδειγματοληψία και παραμόρφωση επικάλυψης
- Επεξεργασία στο πεδίο του χρόνου (κανονικοποίηση, αντιστροφή, dc removal κ.λ.π.)
Σήματα και Συστήματα
- Μαθηματική αναπαράσταση σημάτων, διακριτού χρόνου, σειρές και μιγαδικοί αριθμοί
- Συστήματα διακριτού χρόνου και οι ιδιότητές τους
- Γραμμικά, χρονικά μεταβαλλόμενα συστήματα (LTI)
- Κρουστική απόκριση συστήματος
- Ολίσθηση και Συνέλιξη
Μετάβαση στο πεδίο της συχνότητας
- Μετασχηματισμός Fourier και διακριτές αναπαραστάσεις του(FFT, DTFT, DFT)
- Το θεώρημα Συνέλιξης
- Το θεώρημα Parseval
- Η αρχή της απροσδιοριστίας
Μετασχηματισμός Fourier βραχέως χρόνου (STFT)
- Παραθυροποίηση, επικάλυψη και φασματική λείανση
- Φασματογράφημα
- Διαχωρισμός σημάτων σε κρουστικά και αρμονικά
Εξαγωγή Ηχητικών Χαρακτηριστικών
- Στο χρόνο: ενέργεια, αυτοσυσχέτιση, ρυθμός διέλευσης μηδενικού άξονα
- Στο φάσμα: φασματικός κεντροειδής, φασματική ροή
- Αλγόριθμοι ανίχνευσης έναρξης ηχητικών συμβάντων
Αλγόριθμοι ανάλυσης χρονικής δομής ηχητικού σήματος
- Αλγόριθμοι ανίχνευσης έναρξης ηχητικών συμβάντων
- Αλγόριθμοι παρακολούθησης ρυθμικού παλμού και εξαγωγής tempo
Αναπαράσταση τονικού ύψους σε μουσικά σήματα
- Χρωματογράφημα
- Ανίχνευση τονικού ύψους σε μονοφωνικά σήματα
- Εκτίμηση συγχορδιών σε πολυφωνικά σήματα
Προετοιμασία τελικής εργασίας
- Εύρεση ατομικού ερευνητικού θέματος
- Ανασκόπηση βιβλιογραφίας
- Υλοποίηση μικρο-αλγορίθμων