Audiospektrum-Analysator

Eine Wellenform zeigt, wie laut das Audio zu jedem Zeitpunkt ist; ein Spektrum zeigt, welche Frequenzen diese Lautstärke zusammensetzen. Der Analysator oben bietet beide Ansichten sowie ein Spektrogramm, das Spektrum im zeitlichen Verlauf. Dasselbe Signal, drei einander ergänzende Bilder — und der Wechsel zwischen ihnen ist der schnellste Weg zu verstehen, woraus ein Klang besteht.

Die Wellenform trägt die Sample-Amplitude gegen die Zeit auf — hervorragend, um Übersteuerung, Stille und die Gesamtdynamik zu erkennen, aber blind für die Tonhöhe. Das Spektrum nimmt ein kurzes Fenster (einige tausend Abtastwerte) und zeigt, wie viel Energie in jedem Frequenzband liegt, vom tiefsten Bass links bis zur oberen Höhengrenze rechts. Das Spektrogramm reiht Hunderte dieser Spektren von links nach rechts, während die Zeit vergeht, mit der Intensität als Farbe — ein Klavierglissando wird zu einem ansteigenden Streifen, eine gehaltene Geigennote zu einer ruhigen waagerechten Linie und Sprache zu einer Kette von Vokalformanten.

Die schnelle Fourier-Transformation (FFT) wandelt einen Block von Zeitbereichs-Abtastwerten in Frequenzbeträge um. Sie beantwortet die Frage: „Wenn dieser Block eine Summe reiner Töne wäre, wie viel von jedem Ton müsste er enthalten?“ Der Analysator zerlegt das Audio in überlappende Fenster von einigen tausend Abtastwerten und führt auf jedem eine FFT aus — kleine Fenster lösen den Zeitverlauf besser auf, große Fenster die Frequenz; deshalb ist eine feste Fenstergröße immer ein Kompromiss. Der Schalter für die logarithmische Frequenz wirkt nur auf die Darstellung: Er dehnt das Diagramm, damit die tiefen Oktaven (in denen die meiste Musik liegt) sichtbare Breite bekommen, statt am linken Rand zusammengedrückt zu werden.

Spielen Sie auf einem beliebigen Instrument ein A4, dann zeigt das Spektrum einen Peak bei 440 Hz — den Grundton — sowie kleinere Peaks bei 880, 1320 und 1760 Hz: die Obertöne, ganzzahlige Vielfache des Grundtons. Das Gleichgewicht dieser Obertöne macht den Klang eines A4 auf der Geige anders als auf der Flöte: gleicher Grundton, anderes Rezept darüber. Deshalb ist das Spektrum die bevorzugte Ansicht zur Instrumentenerkennung, für Mischentscheidungen und zur Suche nach Störgeräuschen — Netzbrummen erscheint als hartnäckige Spitze bei 50/60 Hz, und das Abschneiden durch MP3 zeigt sich als Energie, die oberhalb von etwa 16 kHz einfach aufhört.

• Die Wellenform zeigt die Tonhöhe. Nein. Zwei sehr verschiedene Akkorde mit gleicher Lautstärke haben nahezu identische Wellenformen. Tonhöheninformationen erscheinen erst nach der FFT — in der Spektrum- oder Spektrogrammansicht.
• Spektrum und Spektrogramm sind dasselbe Bild. Nein. Das Spektrum ist eine einzelne Frequenzscheibe zu einem Zeitpunkt; das Spektrogramm ist Tausende dieser Scheiben, in der Zeit aneinandergereiht. Mit dem Spektrum beantworten Sie „was“, mit dem Spektrogramm „wann“.
• Audio über 22.050 Hz ist in einer CD-Datei verborgen. Nein. Die Abtastung mit 44.100 Hz begrenzt den Inhalt rechnerisch auf 22.050 Hz; die Nyquist-Grenze ist eine Eigenschaft der Abtastwerte selbst, nicht der Anzeige.

Verwandte Werkzeuge: MIDI zu WAV und Audio zu WAV / FLAC, um Dateien zu erzeugen, die sich zu analysieren lohnen, Rauschreduktion, wenn das Spektrogramm gleichbleibendes Rauschen oder Brummen zeigt, und Audio normalisieren, wenn die Wellenform Pegel zeigt, die korrigiert werden müssen.