7.1 Spektrogrammi

Puhe on aina kompleksista ääntä, josta ns. Fourier-analyysin avulla voidaan löytää paljon eritaajuisia komponentteja l. osataajuuksia. Spektrogrammi on Fourier-analyysiin perustuva äänen aika-taajuusesitys. Sen avulla voidaan havainnollistaa äänen spektrin (ts. taajuusrakenteen) muuttumista ajassa. Spektrogrammista saadaan nopeasti kokonaiskäsitys äänisignaalin osataajuuksien jakautumisesta ja voimakkuuksista.

Eri tarkoituksiin on perinteisesti laskettu kahdentyyppisiä spektrogrammeja, ns. leveäkaistaisia ja kapeakaistaisia. Näiden avulla on voitu mukavasti erottaa (mies)äänen tärkeimmät spektraaliset ominaisuudet.

Leveäkaistainen spektrogrammi

(analyysi-ikkunan pituus n. 4.3 ms) näyttää tarkasti ajassa tapahtuvia muutoksia ja esimerkiksi glottisperiodit (äänihuulten "paukaukset") näkyvät selvästi pystyraitoina.
Leveäkaistainen spektrogrammi on kätevä esimerkiksi nimikoinnissa, kun määrittelet äänteiden rajoja. Spektrin ajalliset muutokset näkyvät tarkasti ja onnistut ehkä löytämään nopeammin spektraalisia "käännekohtia", jotka ovat usein hyviä ehdokkaita segmenttirajoiksi. (Rajakohta on tietenkin varmistettava kuuntelemalla.)

Kapeakaistaisessa spektrogrammissa

(analyysi-ikkunan pituus n. 29 ms) sekä formantit (näkyvät tummina vaakakaistaleina etenkin soinnillisissa äänteissä), äänen osataajuudet (ns. harmoniset, harmonics) että näiden ajassa tapahtuvat muutokset erottuvat parhaiten.
Kapeakaistainen spektrogrammi voi olla hyödyllinen esimerkiksi kun haluat tarkistaa F0- eli perustaajuusanalyysin oikeellisuuden. Tällöin editori-ikkunassa kannattaa määritellä näkyviin vain spektrogrammin alimmat taajuudet, niin että vain muutama alin osataajuus erottuu selvästi.

Huomaa, että spektrogrammi on ainoastaan tapa visualisoida äänen taajuusrakennetta ajan funktiona. Spektrogrammi ei sinänsä ole varsinainen tulos tai tilastollista aineistoa; se on vain yleiskuva tietystä äänisignaalista. Tilastolliseen tutkimukseen siis tarvitaan muita numeerisia mittauksia. Jos taas teet kvalitatiivista tutkimusta, spektrogrammi sinänsä ei riitä, vaan se vaatii perustellun tulkinnan. Oman kokemukseni mukaan spektrogrammi on paras väline tutkijalle itselleen - sen avulla voi kahlata aineistoa läpi ja etsiä varsinaisia mitattavia tutkimuskohteita. Yksittäisiä aineistosta poimittuja esimerkkejä voi toki tarvittaessa havainnollistaa spektrogrammeilla myös varsinaisissa julkaisuissa.

7.1.1 Spektrogrammin tuottaminen

• Jos haluat laskea leveäkaistaisen spektrogrammin, analyysi-ikkunan pituudeksi tulisi antaa 4.3 ms.
• Jos haluat laskea kapeakaistaisen spektrogrammin, analyysi-ikkunan pituudeksi tulisi antaa 29 ms.

7.1.2 Spektrogrammikuvien piirtäminen