Zobrazte zvukový soubor nebo živý vstup z mikrofonu jako průběh vlny, logaritmické frekvenční spektrum nebo posouvající se spektrogram. Vše běží lokálně ve vašem prohlížeči — nic se nenahrává. Libovolný pohled můžete exportovat jako snímek PNG.
Co je spektrum zvuku?
Průběh vlny vám řekne, jak hlasitý je zvuk v každém okamžiku; spektrum vám řekne, které frekvence tuto hlasitost tvoří. Analyzátor výše nabízí oba pohledy a navíc spektrogram, což je spektrum vyvíjející se v čase. Tentýž signál ve třech vzájemně se doplňujících obrazech — a přepínání mezi nimi je nejrychlejší způsob, jak pochopit, z čeho se zvuk skládá.
Čtyři fakta, o která se opře zbytek stránky:
• průběh vlny = hlasitost v čase; spektrum = frekvenční obsah v jednom okamžiku; spektrogram = spektrum v čase (čas × frekvence × intenzita)
• matematický základ spektra je FFT, aplikovaná na krátká okna vzorků
• soubor se vzorkovací frekvencí 44 100 Hz může obsahovat frekvence jen do 22 050 Hz (polovina vzorkovací frekvence — Nyquistův limit)
• volba logaritmické frekvenční osy odpovídá tomu, jak slyšíme: oktáva od 20–40 Hz má stejnou šířku jako 10 000–20 000 Hz
Tři pohledy
Průběh vlny vykresluje amplitudu vzorků v čase — výborně se hodí k odhalení oříznutí, ticha a celkové dynamiky, výšku tónu nerozpozná. Spektrum vezme jedno krátké okno (několik tisíc vzorků) a ukáže, kolik energie je v jednotlivých frekvenčních pásmech, od nejnižších basů vlevo po výšky vpravo. Spektrogram skládá stovky takových spekter zleva doprava s plynoucím časem a intenzitu zobrazuje barvou — glissando na klavíru se promění ve stoupající pruh, dlouhý tón houslí ve vodorovnou čáru a řeč v řetěz formantů samohlásek.
FFT a okna
Rychlá Fourierova transformace převádí blok vzorků z časové oblasti na velikosti frekvencí. Odpovídá na otázku: „Kdyby byl tento blok součtem čistých tónů, kolik z každého tónu by to bylo?“ Analyzátor rozdělí zvuk na překrývající se okna o několika tisících vzorků a na každé provede FFT — menší okna lépe rozliší časování, větší okna lépe rozliší frekvence, a proto je pevná velikost okna vždy kompromis. Přepínač logaritmické frekvence výše ovlivňuje jen zobrazení: roztáhne graf tak, aby nízké oktávy (kde žije většina hudby) získaly viditelnou šířku místo toho, aby byly stlačeny k levému okraji.
Základní tón a harmonické
Zahrajte A4 na libovolném nástroji a spektrum ukáže vrchol na 440 Hz — základní tón — a menší vrcholy na 880, 1320 a 1760 Hz: harmonické, celočíselné násobky základního tónu. Právě rovnováha těchto harmonických způsobuje, že A4 na houslích zní jinak než na flétně: stejný základní tón, jiný recept nad ním. Proto je spektrum oblíbeným pohledem při určování nástroje, při rozhodování o míchání i při hledání rušivého šumu — brum ze sítě se ukáže jako vytrvalý vrchol na 50/60 Hz a ořezání MP3 jako energie, která prostě končí pod přibližně 16 kHz.
Časté omyly
- Průběh vlny ukazuje výšku tónu. Ne. Dva velmi odlišné akordy o stejné hlasitosti mají téměř stejný průběh vlny. Informace o výšce tónu se objeví až po FFT — v pohledu spektra nebo spektrogramu.
- Spektrum a spektrogram jsou tentýž obrázek. Ne. Spektrum je frekvenční řez jednoho okamžiku; spektrogram je tisíce takových řezů seřazených v čase. Spektrum použijte k zodpovězení otázky „co“, spektrogram k zodpovězení otázky „kdy“.
- Zvuk nad 22 050 Hz je v souboru CD skrytý. Ne. Vzorkování na 44 100 Hz matematicky omezuje obsah na 22 050 Hz; Nyquistův limit je vlastností samotných vzorků, nikoli zobrazení.
Související nástroje: MIDI do WAV a Zvuk do WAV / FLAC pro vytvoření souborů, které stojí za analýzu, Redukce šumu, pokud spektrogram odhalí ustálený šum nebo brum, a Normalizace zvuku, pokud průběh vlny ukazuje úrovně, které je třeba upravit.
