Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Tonerkennung


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von C. W. (chefkoch)


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Hallo *,

ich habe ein Problem: Ich möchte Subaudiotöne (immer nur einen 
gleichzeitig) im Bereich 67 bis 250 Hz in einem Gemisch 
(Ton+Sprache+evtl. Rauschen) detektieren. Der übliche Ansatz über 
Goertzel hat nach meinem aktuellen Kennisstand das Problem das die 
Frequenzauflösung quasi der Kehrwert der Samplingzeit ist. Da die 
möglichen Töne sehr nah zusammen sind brauche ich eine Frequenzauflösung 
von 2-3 Hz. Gibt es für solche Probleme noch andere Techniken? Fertige 
ICs schaffen die Tonerkennung in unter 200mS bei Signalrauschabständen 
von wenigen bis 0dB.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Stimmstressanalysatoren waere ein Stichwort.

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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C. W. schrieb:

> ich habe ein Problem:
[Laber, laber, sülz]

Nenne die fehlenden (aber wesentlichen) Eckpunkte der Anforderungen! 
Also:

Wie lange liegt so ein Signalton mindestens an?
Wie lange liegt mindestens keiner an?
Welcher Frequenz-Mindestabstand haben die Signaltöne?

> Fertige
> ICs schaffen die Tonerkennung in unter 200mS bei Signalrauschabständen
> von wenigen bis 0dB.

Name und Datenblatt für ein Beispiel?

von Robert K. (robident)


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Herzultraschall wäre hier als Beispiel anzuwenden. Das ist genau das 
Zielspektrum. Die FFT muss darauf abgestimmt werden.

von Rbx (rcx)


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C. W. schrieb:
> Gibt es für solche Probleme noch andere Techniken?

Keine Ahnung, aber hast du schon mal auf der Wiki-Seite nachgesehen?:
https://en.wikipedia.org/wiki/Goertzel_algorithm

von Rolf (rolf22)


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Robert K. schrieb:
> Herzultraschall wäre hier als Beispiel anzuwenden. Das ist genau das
> Zielspektrum.

Mein Browser muss defekt sein, zeigt der in der Frage doch glatt 
"Subaudio 67 bis 250 Hz" an.

: Bearbeitet durch User
von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Rolf schrieb:

> Robert K. schrieb:
>> Herzultraschall wäre hier als Beispiel anzuwenden. Das ist genau das
>> Zielspektrum.
>
> Mein Browser muss defekt sein, zeigt der doch glatt "Subaudio 67 bis 250
> Hz" an.

Ich habe auch erst gestutzt.

Aber: Er meint aber natürlich nicht die Frequenz, mit der der Herzschlag 
erfasst wird, das ist schon wirklich Ultraschall. Was er meint, ist die 
Auswertung dieser Erfassung. Neben dem bildgebenden Verfahren, was halt 
einfach ein bewegtes Bild zur Anzeige bringt, gibt es bei diesen Geräten 
oft weitere Module zur Auswertung, u.a. eben auch solche, die das 
genannte Frequenzband analysieren.

Ich bin kein Kardiologe, kann deshalb nicht einschätzen, inwiefern das 
denen bessere Möglichketen zur Diagnose verschafft, aber irgendwas wird 
schon dran sein, denn diese (reinen Software-)Zusatzmodule sind nicht 
gerade billig, werden aber trotzdem gekauft.

Wie auch immer, wir wissen immer noch nicht, was der TO wirklich 
braucht. Bis der die Anforderungen konkretisiert hat, bleibt also alles 
sinnlose Nasenpopelei.

von F. (radarange)


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Goertzel ist schon gut. Wenn du viel Speicher hast, vielleicht mal 
probeweise eine Autokorrelation versuchen? Problem: Dein Frequenzbereich 
ist sehr breit, da gibt's direkt Probleme mit Oberwellen.

von Thomas S. (thommi)


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C. W. schrieb:
> Da die
> möglichen Töne sehr nah zusammen sind brauche ich eine Frequenzauflösung
> von 2-3 Hz.

2-3 Hz sind dann aber schon grosszügig, wenn ich da die Liste der 
CTCSS-Subtöne so durchschaue: 67.0 Hz, 96.3 Hz, 71.3 Hz. Bei deiner 
Toleranz überlappen sich die Bereiche. Zuerst fiel mir beim Lesen der 
Überschrift das NE567 ein, aber das bekommt man nicht so genau hin.
Das geht gut bei der 5-Tonfolge nach ZVEI, wo zwischen den Frequenzen um 
die 100 Hz liegen.

Autokorrelation ist da mal ein Ansatz, wie F schon schrieb. Ich meine, 
dass dieses Verfahren sogar tlw schon bei den letzten 
Eurosignalempfängern angewandt wurde.

von Thomas S. (thommi)


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C. W. schrieb:
> Da die
> möglichen Töne sehr nah zusammen sind brauche ich eine Frequenzauflösung
> von 2-3 Hz.

2-3 Hz sind dann aber schon grosszügig, wenn ich da die Liste der 
CTCSS-Subtöne so durchschaue: 67.0 Hz, 96.3 Hz, 71.3 Hz. Bei deiner 
Toleranz überlappen sich die Bereiche. Zuerst fiel mir beim Lesen der 
Überschrift das NE567 ein, aber das bekommt man nicht so genau hin.
Das geht gut bei der 5-Tonfolge nach ZVEI, wo zwischen den Frequenzen um 
die 100 Hz liegen.

Autokorrelation ist da mal ein Ansatz, wie F schon schrieb. Ich meine, 
dass dieses Verfahren sogar tlw schon bei den letzten 
Eurosignalempfängern angewandt wurde. Ein Oberwellenproblem sehe ich da 
eigentlich nicht bei 65...250 Hz, wobei der TE 67...255 Hz wohl eher 
meint.

von Robert K. (robident)


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Ob S. schrieb:
> Rolf schrieb:
>> Robert K. schrieb:
>>> Herzultraschall wäre hier als Beispiel anzuwenden. Das ist genau das
>>> Zielspektrum.
>> Mein Browser muss defekt sein, zeigt der doch glatt "Subaudio 67 bis 250
>> Hz" an.
> Ich habe auch erst gestutzt.
>
> Aber: Er meint aber natürlich nicht die Frequenz, mit der der Herzschlag
> erfasst wird, das ist schon wirklich Ultraschall.

So ist es.

> Was er meint, ist die Auswertung dieser Erfassung. Neben dem
> bildgebenden Verfahren, was halt einfach ein bewegtes Bild
> zur Anzeige bringt, gibt es bei diesen Geräten oft weitere
> Module zur Auswertung, u.a. eben auch solche, die das
> genannte Frequenzband analysieren.

Perfekt erklärt. Selbstredend ist nicht die Abtastfrequenz des 
Schallens, sondern die Verlaufskurve des Herzens gemeint.

Dabei ist zu beachten, dass die Kontraktion bei z.B. Puls 60 rund 200ms 
umfasst, das Grundtonspektrum also 1 Hz mit Oberwellen ist, die sich 
über den gesamten Zeitbereich erstrecken und dabei bis zu 100Hz 
abdecken.

Es benötigt also > 100 Bilder in der Sekunde, um Details abzubilden.

: Bearbeitet durch User
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