Использование нейросетей для анализа звуковой информации
Ввод звукового сигнала - часть 2
Для этого каждый компонент вектора делится на его длину:
Информативность различных частей спектра неодинакова: в низкочастотной области содержится больше информации, чем в высокочастотной. Поэтому для предотвращения излишнего расходования входов нейросети необходимо уменьшить число элементов, получающих информацию с высокочастотной области , или, что тоже самое, сжать высокочастотную область спектра в пространстве частот. Наиболее распространенный метод благодаря его простоте – логарифмическое сжатие, или mel-сжатие (см. [3], “ Non-linear frequency scales”):
где f – частота в спектре, Гц,
m – частота в новом сжатом частотном пространстве
Процесс логарифмического сжатия проиллюстрирован рисунком 10:
Нелинейное преобразование спектра в пространстве частот
Рис. 10
Такое преобразование имеет смысл, только если число элементов во входе нейросети NI меньше числа элементов спектра NS.
После нормирования и сжатия спектр накладывается на вход нейросети. Вход нейросети – это линейно упорядоченный массив элементов, которым присваиваются уровни соответствующих частот в спектре. Эти элементы не выполняют никаких решающих функция, а только передают сигналы дальше в нейросеть. Наложение спектра на каждый входной элемент происходит путем усреднения данных из некоторой окрестности, центром которой является проекция положения этого элемента в векторе входов на вектор спектра (рис. 10). Радиус окрестности выбирается таким, чтобы окрестности соседних элементов перекрывались. Этот прием часто используется при растяжении/сжатии векторов, (например, изображений), предотвращая «выпадение» данных. Полученный результат очень похож на действие полосовых фильтров, каждый из которых выделяет определенную полосу частот, а все вместе они перекрывают весь полезный спектр частот.
Выбор числа входов – сложная задача, потому что при малом размере входного вектора возможна потеря важной для распознавания информации, а при большом существенно повышается сложность вычислений (только при моделировании на PC, в реальных нейросетях это неверно, т.к.