Спектрограмма в Audacity: размер окна, диапазон частот и поиск проблем
Волна показывает громкость во времени. Спектрограмма показывает ещё и частоты — и именно поэтому на ней видно то, что на слух приходится угадывать: гул от вентилятора, наводку на 50 Гц, щелчок от кресла.
Разберём, как её включить и как настроить по документации Audacity.
Как включить
Спектрограмма — это режим отображения дорожки, а не отдельный эффект.
- Откройте меню дорожки (стрелка рядом с именем).
- Выберите Spectrogram.
- При желании выберите Multi-view, чтобы видеть волну и спектр одновременно.
Звук от этого не меняется: настройки влияют только на отображение.
Ось координат
По горизонтали — время, как у волны. По вертикали — частота: сверху высокие, снизу низкие.
Цвет показывает энергию: в стандартной схеме синий — тихо, красный и белый — громко.
Разрешение: главный компромисс
Спектрограмма считается через быстрое преобразование Фурье (FFT), и у него есть фундаментальное ограничение: нельзя одновременно получить идеальное разрешение по времени и по частоте.
Документация объясняет это на примере: чистый тон 1000 Гц и два близких щелчка.
- при окне 256 видны оба щелчка;
- при окне 2048 полоса тона становится уже, но щелчки сливаются в один.
Правило: нужно найти щелчок — меньше окно. Нужно найти тонкий гул — больше окно.
Значения по умолчанию
Стандартные настройки спектрограммы в Audacity:
- размер окна — 256;
- тип окна — Hann;
- минимальная частота — 0;
- максимальная частота — 8000.
Документация прямо говорит: с такими настройками музыку разбирать неудобно — диапазон до 8 кГц обрезает всё верхнее.
Рабочий пресет для подкаста
Для поиска проблем в речи документация предлагает вариант:
- размер окна — 2048;
- тип окна — Hann;
- минимальная частота — 20 (убирает инфразвук);
- максимальная частота — 22000 (показывает верх).
Для 44,1 кГц верхняя граница 22 050 Гц — это предел Найквиста, выше показывать нечего.
Где искать проблемы
Гул 50 или 60 Гц. Ровная горизонтальная полоса в самом низу. Причина — наводка от электросети. Лечится high-pass или notch.
Вентилятор. Широкая размытая полоса в области 100–1000 Гц, часто с «горбом». Лечится шумоподавлением и близким микрофоном.
Щелчки. Вертикальные тонкие линии на всю высоту. Видны только при малом окне.
Свист или наводка от зарядки. Узкая яркая линия на фиксированной частоте, часто с гармониками.
Срез частот. Резкая горизонтальная граница сверху — признак mp3 или обработки с ограничением полосы.
Сглаживание и типы окон
Параметр Window type управляет компромиссом между «размазанностью» и утечкой спектра.
Hann — универсальный вариант по умолчанию. Другие типы дают более узкие пики, но сильнее подавляют боковые лепестки. Для поиска проблем в речи разница невелика; для точных измерений — важна.
Настройки отображения
В Preferences → Spectrograms задаются:
- Scale: Linear или Logarithmic;
- Minimum/Maximum Frequency;
- палитра (Scheme).
Логарифмическая шкала удобнее для музыки и речи: низкие частоты, где сосредоточена основная информация, получают больше места.
Нюанс из документации: значение минимума «0» в логарифмическом режиме трактуется как «1», потому что логарифм от нуля не существует.
Спектральное выделение
Отдельная возможность: в спектрограмме можно выделить не только отрезок времени, но и полосу частот.
Это включается в панели инструментов, после чего работают специальные эффекты спектрального редактирования.
Документация предупреждает: обычные эффекты и команды (Cut, Copy, Delete) при спектральном выделении не учитывают частотный диапазон — они работают только со временем.
Сценарий применения: убрать узкий свист, не трогая остальной звук.
Практическая проверка записи
- Включите спектрограмму и логарифмическую шкалу.
- Поставьте окно 2048 для общего обзора.
- Пройдитесь по всей длине записи.
- Найдите постоянные горизонтальные полосы.
- Уменьшите окно до 256 и поищите вертикальные щелчки.
- Запишите частоты проблемных полос.
- Возвращайтесь к обработке с конкретными цифрами, а не «на слух».
Седьмой пункт — главная выгода: вы знаете, что именно вырезать.
Спектрограмма во время записи
Спектрограмму можно смотреть не только после записи, но и в процессе — и это помогает поймать проблему сразу.
Если во время записи видно яркую горизонтальную линию, которая не меняется, — почти наверняка наводка. Если слышен посторонний гул, но на волне его не видно, спектрограмма покажет частоту.
Ограничение: при записи с большим окном FFT отображение обновляется медленнее. Для контроля в реальном времени лучше уменьшить окно до 512–1024 и увеличить его позже, при разборе.
Практика: включите Multi-view, чтобы видеть и волну, и спектр. Волна покажет перегрузку, спектр — природу шума.
Для сравнения записей полезно сохранять скриншот спектрограммы с одинаковыми настройками: тогда видно, стало ли меньше шума после обработки. Без фиксированных настроек сравнение превращается в угадывание.
Ещё одна деталь: масштаб по вертикали влияет только на отображение, но при сравнении двух записей он должен быть одинаковым, иначе выводы будут ошибочными.
Частые ошибки
Искать щелчки на окне 4096. Они сливаются в размытые пятна.
Смотреть музыку с ограничением сверху 8000 Гц. Половина спектра скрыта.
Путать яркость с громкостью. Цвет показывает энергию в полосе, а не общий уровень.
Ждать, что спектрограмма изменит звук. Это только отображение.
Игнорировать 50 Гц. Гул съедает запас громкости при нормализации.
FAQ
Как включить спектрограмму в Audacity?
Меню дорожки → Spectrogram. Для одновременного просмотра с волной — Multi-view.
Какой размер окна выбрать?
256 — чтобы видеть щелчки, 2048 — чтобы различать частоты. Для общего анализа речи начинайте с 2048.
Почему сверху ничего не видно?
По умолчанию максимальная частота 8000 Гц. Увеличьте её до 22000 в настройках спектрограммы.
Что за ровная полоса внизу?
Скорее всего, наводка 50 или 60 Гц от электросети.
Можно ли вырезать только одну частоту?
Да, через спектральное выделение и спектральные эффекты.