這個單元的主題要來探討，如何解析一個「警報聲」的「聲音特徵」？
要解讀這個「警報聲」的聲音之前，先回顧一下，採用屏科大機械系振動噪音實驗室開發的【SM軟體】，進行「頻譜分析」以及「時頻分析」，參閱圖示左上方，所得到的4個重要圖示，重點說明如下：
1.
聲音壓力時間域波形圖 (time waveform)：在圖示上方，呈現所分析聲音WAVE檔案的原始「時間域波形」信號。代表的物理意義是「聲音壓力」(sound
pressure)。此「時間域波形圖」可呈現聲音的「波動」現象。
2.
時間域聲音壓力位準(響度)圖 (sound pressure level)：可以簡稱「聲音響度圖」，在圖示下方，呈現此聲音隨時間變化的「聲音振幅大小」(dB)，此「聲音振幅」的物理意義是「聲音壓力位準」(sound pressure level)。【聲音壓力位準dB和dB(A)有甚麼不同？】
3.
頻譜圖 (spectrum)：因為解析的信號是「聲音」，所以稱為「聲音頻譜圖」，在圖示左方，呈現此聲音信號的「頻譜」，也就是頻率與其振幅的組成。圖示的垂直軸為頻率，單位：Hz，水平軸是聲音的振幅大小，單位：dB。可以觀察「聲音頻譜」的分佈特徵。【常說的【振動頻譜】或【聲音頻譜】指的是甚麼？】
4.
時頻圖 (spectrogram)：在圖示正中央，水平軸是對應「時間域波形」的時間(sec)，垂直軸是頻率(Hz)，彩色的分布圖示為聲音振幅大小(dB)。可以觀察隨時間變動時，「聲音頻譜」的分布狀態與趨勢。【甚麼是時頻圖？】
日常生活中，可聽到各種不同的聲音，先前單元：#130，【聲音有甚麼特徵？】指出，探討一個聲音，主要有三大特徵：
1. 音調(pitch)：聲音的頻率。
2. 響度(loudness)：聲音的大小。
3. 音色(timbre)：聲音的頻率組成。
除了「音調」、「響度」、及「音色」外，要觀察「聲音特徵」，也可以由兩個角度探討：
1. 時間域(time domain)：可以由「時間域波形圖」及「聲音響度圖」，觀察信號的「波動」(fluctuation)，以及聲音特徵的「持續時間」(duration)。
2. 頻率域(frequency domain)：可以由「聲音頻譜圖」或「時頻圖」，觀察聲音的「峰值」(peaks)及其對應的「頻率」。在這個「警報聲」會觀察到有「簡諧倍頻」(harmonics)的聲音，也可簡稱「諧頻」。
由左側圖示的「聲音響度圖」，以及聲音聽感，可以知道此「警報聲」有重複的現象。參閱中間圖示，是放大時間區間，取三個重複的波動區間，討論如下：
1. 由「聲音響度圖」：有兩個不同的「響度」，一為較低「響度」，一為較高「響度」，其「持續時間」均大約為0.1 秒。
2. 由「時頻圖」：對應於較低及較高「響度」的時間，可以觀察出都是「簡諧倍頻」或稱「諧頻」，較低「響度」的「基頻」(fundamental frequency)比較低。
接著，再放大時間區間，進行「時頻分析」，如右上方圖示，也可以透過影片聽這個「警報聲」的聲音，主要是兩個聲響的組成，都是非常短暫的聲音。如上討論，這兩個聲響，特徵：
1. 「響度」來看：一個有較低「響度」，另一有較高「響度」。
2. 「音調」來看：較低「響度」的「基頻」頻率，比較低。而較高「響度」的「基頻」頻率，比較高。
3. 「音色」來看：較低及較高「響度」的兩個聲音，都是「諧頻」音，也都有數個倍數頻率。
再次放大時間區間，如圖示右下方的兩個圖示，可分別觀察較低及較高「響度」的兩個聲音，也可以由影片，實際區別出這個「警報聲」的主要兩個聲音的差異，可以確認都是有數個倍數頻率的「諧頻」音。
最後，總結本單元對這個「警報聲」的聲音特徵解析：(1)
從時間域，可以觀察到「波動」以及「持續時間」的現象。(2)從頻率域，可以觀察到聲音的「峰值頻率」以及有數個倍數頻率的「諧頻」音之現象。
綜合來說，本單元以「時頻分析」對ㄧ個「警報聲」探討其聲音特徵的解析，觀察了4個圖示，包括：「時間域波形圖」、「聲音響度圖」、「聲音頻譜圖」、及「時頻圖」。並且透過控制不同「時間區間」，可以解析出此「警報聲」的聲音頻率組成及特徵。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2020.12.11
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