Излучение сложного акустического сигнала (набора звуковых волн) характеризуется комплексом физических данных, а именно, частот, фаз, амплитуд и изменением этих характеристтик во времени. Результаты частотного, амплитудного и временного анализа звукового ряда (т.е. сонографического анализа сигнала) приводятся в виде плоскостных изображений – сонограмм (спектрограмм и осциллограмм).
-Спектрограмма – изображение звукового сигнала в координатах:
Таким образом, реализуется возможность видеть звук, т.е. выполнить визуализацию звука.
Зачем визуализовать звук? Возможность не только услышать голос птицы, но и сопоставить его с его изображением, используется в обучении орнитологов, подобно изучению фонетики в курсе иностранного языка. Как известно, мелкие птицы, а именно таково большинство воробьиных, обладают миниатюрным и, как все птицы, сложным аппаратом звукоизлучения. Различные его компоненты генерируют разные звуки в один и тот же момент. Звучание несущих частот модифицируется модулирующими частотами. Амплитудные модуляции повторяются от 100 до 400 раз в секунду, в основном 300 раз, что исследователи считают характерной особенностью птичьих песен (1). Таким образом, интервал между сегментами в такой фразе составляет от 20мсек до 2,5мсек, чаще 3,3мсек. Ухо же человека плохо приспособлено для восприятия таких коротких отрезков времени. Его разрешающая способность относительно мала, при этом зависит, в частности, от громкости, частоты. Например, два «сухих» коротких широкополосных сигнала (занимающих полосу от 4кГц до 8кГц) воспринимаются как один «сочный», если интервал между ними меньше 20 мсек. Голосовой аппарат человека также практически не пригоден для воспроизведения птичьих песен, мозг - для тонкого анализа звуковых конструкций, быстро меняющих частотные, временнЫе, амплитудные параметры. Запоминание дается нелегко. Напротив, способность запомнить зрительный образ у человека развита достаточно хорошо. В расчете на это и используется технология визуализации звука с целью облегчить узнавание и запоминание.
При этом целесообразно выбрать масштаб, в котором воспринимаемый звуковой образ совмещается (мысленно) с его изображением. Изображение разумно дать достаточно «крупными мазками». Мы не стремимся показать тонкую структуру песни, так как мы её не слышим. Также мы оставляем за рамками рассмотрения неполное совпадение диапазона частот звукоизлучения птицей и восприятия человеком. Как правило, не уделяем внимания географическим, популяционным, индивидуальным особенностям. Не упоминаем о многочисленных инициативах создать компьютерные программы для определения вида по голосу и для анализа птичьих хоров.
Сосредотачиваясь на типичном, считаем своей задачей продемонстрировать тип пения, частотный диапазон, наличие выделяющихся на слух частей песни, относительную их громкость, ритм, раздельность/слитность, повышение/понижение тональности, т.е. интонацию «высказывания», интервалы между песнями. Часть этих признаков отображается звукоподражательными фразами. Все – спектрограммами и осциллограммами.