संगीत के माध्यम से एक सिग्नल की मौलिक आवृत्ति का अनुमान लगाने के लिए eigenvectors का उपयोग करने पर


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प्रसंग:

(डिस्क्लेमर: यह एक कॉम समस्या नहीं है)।

मैं एक वास्तविक, आवधिक संकेत की मौलिक आवृत्ति का अनुमान लगाने की कोशिश कर रहा हूं। इस सिग्नल का निर्माण एक कच्चे सिग्नल को फिल्टर करके, नाड़ी के द्वारा किया गया था। (मिलान फ़िल्टर)। परिणामी संकेत की निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

  • यह आवधिक है। (मौलिक 1 / अवधि है), और यही मैं अनुमान लगाने की कोशिश कर रहा हूं।

  • यह समय में गैर-स्थिर है। विशेष रूप से, आवधिक दालों के आयाम आयाम में भिन्न हो सकते हैं। (उदाहरण के लिए, एक पल्स कम हो सकता है, जबकि एक और उच्च है, और अगले कम फिर से, और उस माध्यम के बाद एक, आदि)।

  • मेरा मानना ​​है कि यह आवृत्ति में स्थिर है, (इतने में आप बदलते आयामों को स्वीकार करते हैं, लेकिन बैंडों को नहीं बदलते)।

  • इसमें हार्मोनिक विकृति है। मेरा यहाँ जो अर्थ है, वह है, (और अगर मैं गलत हूँ तो मुझे सुधारें), लेकिन यह कि सिग्नल के भीतर अलग-अलग दालों में साइनसोइड नहीं होते हैं, लेकिन गॉसियन, ट्राइएंगल-ईश, आधा-ए-परवलय, आदि जैसे 'फंकी' आकार के होते हैं। ।

मैं इस संकेत की मौलिक आवृत्ति का अनुमान लगाने की कोशिश कर रहा हूं।

बेशक, कभी-कभी कच्चा सिग्नल शोर के अलावा कुछ भी नहीं होता है, लेकिन फिर भी यह रास्ते से गुजरता है और वैसे भी फ़िल्टर हो जाता है। (उस पर और बाद में)।

मैंने क्या कोशिश की है:

अब, मुझे मूलभूत आवृत्ति अनुमानकों की एक भीड़ के बारे में पता है जैसे कि

  1. ऑटो-सहसंबंध विधि
  2. YIN, और इसकी सभी निर्भरताएँ
  3. एफएफटी विधि।

आदि,

  • YIN: मैंने अभी तक YIN की कोशिश नहीं की है।

  • एफएफटी विधि: एफएफटी विधि आपको सभी सामंजस्य और मौलिक प्रदान करेगी, लेकिन मैंने देखा है कि यह विशेष रूप से इस गैर-स्थिर व्यवसाय के साथ बारीक हो सकता है, क्योंकि मौलिक हमेशा उच्चतम शिखर नहीं होता है। बहुत जल्दी, आप खुद को यह पता लगाने की कोशिश करते हैं कि कौन सी चोटियों में से कौन सी मौलिक है, और यह एक कठिन समस्या बन जाती है।

  • ऑटोकैरेलेशन: ऑटोक्रेलेशन विधि एफएफटी विधि की तुलना में बेहतर है, लेकिन यह समय-डोमेन सिग्नल के आयाम अनियमितताओं के प्रति अभी भी संवेदनशील है। ऑटो-सहसंबंध विधि केंद्र लोब के बीच की दूरी को अगले उच्चतम लोब तक मापता है। वह दूरी मूलभूत से मेल खाती है। हालांकि गैर-स्थिर मामलों में, यह द्वितीयक लोब रास्ता बहुत कम हो सकता है, और आप इसे कुछ थ्रेसहोल्ड योजना में याद कर सकते हैं।

यह तब मेरे साथ हुआ कि शायद मैं मौलिक अनुमान करने के लिए संगीत जैसी उप-विधि का उपयोग कर सकता हूं। इसका परीक्षण करने पर, मैंने पाया कि यह वास्तव में कुछ बहुत अच्छे परिणाम देता है - यह चोटियों - दृढ़ता से - और यहां तक ​​कि गैर-स्थिर मामलों में भी - आपके सिग्नल के मूल के अनुरूप आवृत्तियों पर। (संकेतों की संख्या निर्धारित करें जो आप 2 के लिए देख रहे हैं, और यह मौलिक को पुनः प्राप्त करेगा - अर्थात, संकेतों के सहसंयोजक मैट्रिक्स के 2 उच्चतम eigenvectors (eigenvalues ​​के उच्चतम मूल्यों के अनुरूप) चुनें, उन्हें त्यागें, और निर्माण करें शेष से शोर सबस्प्रेस, उनके खिलाफ अपनी परिकल्पना जटिल साइनसोइड को प्रोजेक्ट करें, पारस्परिक, और वॉइला, एक अच्छा छद्म-स्पेक्ट्रम लें)।

प्रश्न और समस्याएं:

  1. यह कहा जा रहा है, मैं अभी भी समझना चाहूंगा कि यह बेहतर क्यों काम करता है।
  2. संगीत में हम सिग्नल उप-स्थान को छोड़ देते हैं और शोर उप-स्थान का उपयोग करते हैं। यह मुझे लगता है कि सिग्नल उप-क्षेत्र के आइजनवेक्टर वास्तव में 'सर्वश्रेष्ठ फिट' के कुछ प्रकार हैं - वे वास्तव में इष्टतम मिलान वाले फिल्टर हैं। तो: क्यों नहीं सीधे सिग्नल उप-यंत्र eigenvectors का उपयोग करें? (मुझे पता है कि इसके संगीत नहीं है, लेकिन फिर शोर सबस्पेक्ट का उपयोग बेहतर क्यों है?)
  3. अंत में, अंतिम समस्या यह है कि हालांकि यह तरीका गैर-स्थिर संकेतों (जैसा कि ऊपर परिभाषित किया गया है) के लिए और अधिक मजबूती से काम करता है, समस्या यह है कि अब मुझे हमेशा एक जवाब मिल रहा है - तब भी जब सिस्टम में शोर के अलावा कुछ भी नहीं है! (मैंने ऊपर उल्लेख किया है कि कच्चा पूर्व-मिलान फ़िल्टर संकेत कभी-कभी केवल सफेद शोर हो सकता है, जब आपके पास आवधिक संकेत मौजूद नहीं होता है)।

इसका प्रतिकार करने के लिए क्या तरीके मौजूद हो सकते हैं? मैंने आइजनवेल्स को देखने की कोशिश की है और ऐसे मामलों में उनके क्षय में कुछ और 'वक्रता' है जहां केवल शोर वी.एस. के मामले हैं जहां एक संकेत है, लेकिन मुझे डर है कि यह पर्याप्त रूप से मजबूत नहीं हो सकता है।

बक्शीश:

  1. जब एक covariance मैट्रिक्स sinusouds वी.एस. के eigenvectors कुछ और हैं? यह निर्धारित करता है कि वे साइनसोइड हैं या नहीं? क्यों वे चौकोर तरंगें नहीं बनाते हैं? या सम्मिलित-अन्य-आकार-यहाँ संकेत?

मोहम्मद- क्या आप कृपया कुछ संपादन / स्पष्टीकरण कर सकते हैं? मैं शब्दावली के लिए एक स्टिकर हो सकता हूं, लेकिन यह भविष्य के आगंतुकों के लिए महत्वपूर्ण है। 'अच्छा और साफ' के अलावा, हार्मोनिक विरूपण कह सकते हैं। दोहराव के बजाय, आप आवधिक कह सकते हैं। स्टेशनरी समय-भिन्न आंकड़ों या समय-भिन्न स्पेक्ट्रम का उल्लेख कर सकता है। क्या आप स्पष्ट कर सकते हो? ऑटोकरेलेशन विधि यूल-वाकर विधि के लिए एक उपनाम है। जब आप कहते हैं कि 'संकेतों की संख्या' क्या यह वास्तविक साइनसोइड्स या जटिल घातांक है? आप सबसे बड़े मूल्य eigenvalue का उपयोग कर सकते हैं? रेखीय बीजगणित में रैंक के अन्य अर्थ हैं। 'उच्चतम प्रसरण' के साथ ...
ब्रायन

1
... (संदर्भ) एक महत्वपूर्ण बात (और जब आप स्पष्ट करेंगे तो मैं अपने उत्तर में इस पर ध्यान दूंगा), यह है कि संगीत विधि एक शोर उप-विधि विधि है। तो, आदर्श रूप से, सिग्नल सबस्पेक्ट आइगेनवेक्टर्स, सबसे बड़े मूल्य वाले ईजेनवेल्यूज़ वाले का उपयोग नहीं किया जाता है। इसके अलावा, आपका संकेत साइनसोइड का योग है यदि यह आवधिक है। यदि यह आवधिक है, तो इसे फूरियर श्रृंखला द्वारा परिभाषित किया जा सकता है, जो असतत साइनसोइड्स का योग है।
ब्रायन २

@Bryan को वापस आने में देरी के लिए खेद है (लंबे सप्ताहांत), मैं वास्तव में जल्द ही पूरे प्रश्न को फिर से तैयार करूँगा और आपको बता दूंगा - धन्यवाद!
स्पेसी

@ ब्रायन मैंने आखिरकार पूरी पोस्ट को संशोधित किया है, अपने सुझाव जोड़े हैं, और बहुत सारे संदर्भ / समस्या को भी स्पष्ट किया है। कृपया देखें। हर तरह से मुझे बताएं कि क्या मैं किसी और चीज को स्पष्ट कर सकता हूं।
स्पेसी

@ मोहम्मद क्या आप यह संकेत दे सकते हैं कि कोई संकेत मौजूद है या नहीं, जो कि ईजनवेक्टरों की "ताकत" से है- यानी आइजनवेल्यूज?
जिम क्ले

जवाबों:


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(टी,रों)=सीv(एक्स(टी),एक्स(रों))=सीv(एक्स(टी-यू),एक्स(रों-यू))=(टी-यू,रों-यू)
(टी,रों)=(टी-रों,0)टी-रों
सीv(एक्स(रों),एक्स(टी))=-मैं(रों-टी)एक्सμ(एक्स)

अंतर्ज्ञान यह है कि एक संकेत में कुछ परिक्षणों के परिमित सेट के लिए अनुमानित एक ऑटोकैरेलेशन मैट्रिक्स एक सर्कुलर मैट्रिक्स को पसंद करता है क्योंकि सहसंबंध केवल समय के मतभेदों पर निर्भर करता है न कि निरपेक्ष स्थिति और संचलन मेट्रिसेस ने अपने आइजेनवेक्टर्स के रूप में साइनसोइड्स को असतत किया है (क्योंकि वे दोषी हैं) ऑपरेटरों)। इसके बहुत सारे प्रमाण हैं और यह एक स्केच इंट्यूशन है।

साइनोसाइट्स द्वारा तिरस्कृत होने वाले ऑटोकॉरेलेशन कार्यों का सेट बिल्कुल वही होता है जो स्थिर प्रक्रियाओं के अनुरूप होता है, लेकिन कई अन्य प्रक्रियाओं के ऑटोकॉर्लेशन कार्यों को कुछ अंतराल पर साइनसोइड द्वारा लगभग विकर्ण किया जाएगा। ये प्रक्रियाएं उन लोगों के अनुरूप हैं जो एक अंतराल पर स्थिर प्रक्रियाओं द्वारा सन्निकट हो सकती हैं। अधिक जानकारी यहाँ हैं

सामान्य गैर-स्थिर प्रक्रियाओं में ऑटोकैरेलेशन कार्य हो सकते हैं जो साइनसोइड द्वारा तिरछे होने की आवश्यकता नहीं है।

स्थानीय रूप से स्थिर प्रक्रियाओं में या तो धीरे-धीरे बदलते स्पेक्ट्रम और / या स्पेक्ट्रम में अच्छी तरह से फैलने वाले अचानक परिवर्तन की एक छोटी संख्या होगी। भाषण, पशु शोर, संगीत, और कई अन्य प्राकृतिक ध्वनियां इस विवरण को फिट करती हैं। यही कारण है कि उपसमूह पहचान एल्गोरिदम काम करते हैं, जैसा कि मैं इसे समझता हूं, यह है कि कुछ स्थानीय स्थानीयता (कठोर नहीं) आमतौर पर हमारे द्वारा विश्लेषण किए जाने वाले संकेतों के प्रकारों के लिए होती है।


μ

@MarkS आपका बहुत-बहुत धन्यवाद। मेरे कुछ फॉलो अप हैं: 1) इसके आधार पर, क्या हम यह कह सकते हैं कि एक प्रक्रिया उतनी ही स्थिर है जितनी कि उसके सहसंयोजक मैट्रिक्स के आइजनवेक्टर साइनसोइडल हैं? क्या यह स्टेशनरी की माप हो सकती है ? 2) आप उल्लेख करते हैं "... और सर्कुलर मेट्रिसेस ने साइनसोइड्स को अपने आइजनवेक्टर के रूप में असतत किया है (जब से वे प्रचालक संचालक हैं) ..." मैं स्पष्ट नहीं हूँ कि इसका क्या अर्थ है - क्या संचालक? क्या आप स्पष्ट कर सकते हैं। 3) जब आप कहते हैं "ऑटोकॉर्पशन फ़ंक्शंस का सेट" आप कोविर्सियस मैट्रिक्स की पंक्तियों के बारे में बात कर रहे हैं? एक बार फिर धन्यवाद।
स्पेसी

@ मोहम्मद चीयर्स: 1) हां, यह स्थिरता के उपाय के रूप में शिथिल माना जा सकता है। 2) एक वेक्टर के सभी चक्रीय क्रमपरिवर्तन से एक सर्कुलर मैट्रिक्स बनता है, इसलिए एक वेक्टर द्वारा किसी अन्य वेक्टर द्वारा एक परिसंचारी मैट्रिक्स को गुणा करना उन दो वैक्टर के बीच एक दृढ़ संकल्प है। 3) एक स्वत :संबंध समारोह फ़ंक्शन संवाददाताओं (रों, टी) कुछ यादृच्छिक प्रक्रिया के लिए एक्स (एस) और एक्स (टी) के बीच का स्वसंबंध है। मैं इसे एक फ़ंक्शन कहता हूं क्योंकि मैं एक साथ निरंतर और असतत मामले को संभालना चाहता हूं। नमूना आटोक्लेररेशन मैट्रिक्स को इस फ़ंक्शन के असतत सन्निकटन के रूप में देखा जा सकता है।
मार्क एस

@ वीनर-खिनचिन_थोरेम को इंगित करने के लिए धन्यवाद, मैंने अपना फूरियर विश्लेषण पहले समूहों में सीखा और इसे औपचारिक रूप से सिग्नल प्रोसेसिंग क्लास में पेश नहीं किया गया।
मार्क एस
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