vignette|La platitude spectrale maximale (proche de 1) est obtenue par le bruit blanc. La planéité spectrale ou coefficient de tonalité (également connue sous le nom d'entropie de Wiener) est une mesure utilisée en traitement numérique du signal pour caractériser un spectre audio. Généralement mesurée en décibels, elle permet de quantifier dans quelle mesure un son ressemble à une tonalité pure, par opposition à un bruit blanc.
Interprétation Dans ce contexte, le terme « tonal » désigne la présence de pics ou de structures résonantes dans une densité spectrale de puissance, par opposition au spectre plat du bruit blanc. Une planéité spectrale élevée (proche de 1 pour le bruit blanc) indique que le spectre présente une puissance similaire dans toutes les bandes spectrales ; le son est alors proche d'un bruit blanc, et le spectre apparaît relativement plat. À l'inverse, une faible planéité spectrale (proche de 0 pour une tonalité pure) indique que la puissance spectrale est concentrée dans un nombre restreint de bandes ; le son s'apparente alors à un mélange d'ondes sinusoïdales, et le spectre présente des pics marqués.
Dubnov a montré que la platitude spectrale est équivalente au concept théorique de l'information mutuelle connu sous le nom de corrélation totale duale.
Formulation La planéité spectrale est calculée en divisant la moyenne géométrique du spectre de puissance par la moyenne arithmétique du spectre de puissance, c'est-à-dire :
où x(n) représente l'amplitude du numéro de bin n. Notez qu'un seul (ou plusieurs) bin vide donne une platitude de 0, donc cette mesure est plus utile lorsque les bins ne sont généralement pas vides.
Le rapport obtenu par ce calcul est souvent converti en décibels pour les rapports, avec un maximum de 0 dB et un minimum de −∞ dB.
La planéité spectrale peut également être mesurée au sein d'une sous-bande spécifique, plutôt que sur l'ensemble de la bande.
Applications Cette mesure est l'un des nombreux descripteurs audio utilisés dans la norme MPEG-7, où elle est appelée « AudioSpectralFlatness ».
Dans la recherche sur le chant des oiseaux, la planéité spectrale a été utilisée comme l'une des caractéristiques mesurées sur les enregistrements audio de chants d'oiseaux, lors de tests de similarité entre deux extraitsTchernichovski, O., Nottebohm, F., Ho, C. E., Pesaran, B., Mitra, P. P., 2000. A procedure for an automated measurement of song similarity. Animal Behaviour 59 (6), 1167–1176, .. La platitude spectrale a également été utilisée dans l'analyse diagnostique et de recherche en électroencéphalographie (EEG), et en psychoacoustique chez l'humain.
Références
Catégorie:Traitement numérique du signal