Strumenti per una classificazione rapida basata su operatore

Analizzare e classificare i segnali acustici subacquei può essere un compito impegnativo. Per semplificare il processo, abbiamo sviluppato procedure standardizzate e software dedicati. Questi strumenti innovativi aiutano ricercatori e operatori a creare spettrogrammi dettagliati e analisi visive, consentendo loro di estrarre informazioni critiche in modo rapido ed efficiente.

La maggior parte delle seguenti procedure è destinata ai computer MS Windows, ma stiamo lavorando per estendere i pacchetti anche a OSX!

Cosa offrono i nostri processi:

Organizzazione impeccabile: dimenticate i file audio disordinati! Le nostre procedure standardizzano la denominazione dei file, garantendo una timeline chiara e facilmente interpretabile.

Affidabilità garantita: un controllo automatico dell’integrità dei file audio (WAV) assicura che i dati siano privi di errori e pronti per l’analisi.

Spettrogrammi personalizzati: generate spettrogrammi con una finestra temporale standard di 15 minuti ottimizzata per le vostre esigenze di ricerca. Regolate i parametri di base per una visualizzazione ottimale del segnale.

Panoramica: create linee temporali estese (come opzione) per visualizzare periodi di tempo più lunghi in un’unica immagine, rendendo più facile identificare i modelli a lungo termine.

Classificazione intuitiva: classificate visivamente il contenuto degli spettrogrammi per identificare le classi di segnali di interesse. Generate tabelle di dati pronte per la rappresentazione grafica e l’analisi statistica.

La maggior parte delle procedure e dei software descritti in questa pagina sono stati elaborati e codificati nell’ambito di due progetti di ricerca (TursioNet e CLAPS) nell’ambito dei progetti dell’iniziativa PELAGOS finanziati dalla Fondazione Principe Alberto II di Monaco.

Convenzioni di denominazione dei file: verso uno standard condiviso

Nel campo dell’acustica subacquea sono state proposte diverse convenzioni di denominazione dei file, ciascuna con una propria logica. Dopo un’attenta valutazione, abbiamo scelto di adottare un formato ampiamente riconosciuto, in linea con quello utilizzato da dispositivi come SoundTrap:

Struttura del nome del file: il nome del file è composto da due segmenti separati da un punto (.). Il primo segmento include informazioni identificative quali l’ID del registratore, la campagna di distribuzione o altri metadati rilevanti. Il secondo segmento indica la data (AAMMGG) e l’ora (HHmms) di inizio della registrazione.
Formato ed estensione: tutti i file sono in formato WAV non compresso con estensione .WAV.

Esempi di nomi di file conformi:

blackboard-44D45.241211090655.wav

test_33D566.250214153411.wav

È possibile trovare facilmente l’utilità di rinominazione dei file preferita se è necessario rinominare un intero lotto di file e/o se le registrazioni non sono ancora conformi a questo standard. Consigliamo BulkRenameUtility, che è stato testato, è gratuito per uso personale, è facile da usare e altamente configurabile.

Tenete sempre presente che la modifica dei nomi dei file è un’operazione critica. Se commettete errori, potreste perdere informazioni cruciali.

Questo standard (acb_acb_.YYMMDDhhmmss.wav) è obbligatorio.

Quando hai un elenco di file con SEGNALI AUDIO

Quando hai un elenco di file audio, è il momento di scaricare e installare una serie di strumenti che saranno necessari per gestire i file ed estrarre le informazioni di cui hai bisogno. Tutti i link (e i progetti) sono esterni, salvo diversamente specificato, quindi non abbiamo nulla a che fare con i loro fantastici sviluppatori.

Sono necessari solo alcuni strumenti:

SoX, il coltellino svizzero dell’elaborazione audio. Si tratta di una serie di strumenti per l’elaborazione del suono. Lo trovate qui.
Una volta installato SoX, ricordatevi di aggiungere il suo percorso alle variabili di sistema. (Se non avete idea di cosa stiamo parlando, chiedete aiuto a un amico).
La libreria ffmpeg per elaborare parte degli spettrogrammi. Le librerie Windows per ffmpeg sono qui. Scarica il pacchetto necessario (tre file eseguibili), decomprimilo e metti tutti i file nella stessa cartella di SoX
(SoX dovrebbe già essere nel percorso di ricerca del tuo sistema, quindi il tuo computer troverà anche i file ffmpeg quando necessario).
Scarica la nostra interfaccia Spectrogram Generator da QUI (vai all’ultima versione!).
Si tratta di un’interfaccia semplificata che ti aiuta a lavorare con SoX. Verrà scaricato un eseguibile Windows che installa le librerie necessarie. Se ricevi avvisi di sicurezza, autorizza semplicemente l’esecuzione del file senza preoccuparti.

Tieni presente che il generatore funzionerà solo se le librerie Sox e ffmpeg sono già installate sul tuo sistema.

Generazione spettrogramma

Selezione di una cartella:

Seleziona solo il nome della cartella, senza aprirla.

Una volta installato il Generatore di Spettrogrammi, avvialo e dovresti vedere qualcosa di simile a questo.

Questo software è scritto in Python.

Dovrai selezionare la cartella su cui vuoi operare. Premi FOLDER → SELECT FOLDER (e includi tutte le sottocartelle se lo desideri).

Considera che devi selezionare una cartella SENZA APRIRLA, quindi NON fare doppio clic sul suo nome. Clicca una sola volta.

VERIFICA FILE AUDIO
I file corrotti verranno rinominati nella loro estensione (da .wav a .wavcorr).

Premi VERIFY AUDIO FILE per controllare che tutti i file audio siano consistenti.
Questa operazione è necessaria per rinominare i file corrotti (principalmente a causa di problemi di batteria) ed escluderli dall’elaborazione successiva.

A volte i file audio presentano un errore all’inizio. Questo può essere legato a problemi nella scrittura dei primi byte di ciascun file.
La funzione FILE TRIM può essere utilizzata per tagliare i primi millisecondi di ogni file, correggendo il problema quando si eseguono analisi statistiche sui file (come il controllo dei livelli massimi).

È più semplice se i file hanno tutti la stessa durata.

Considerando che verrà generato uno spettrogramma sempre della stessa dimensione in pixel, è più comodo mantenere la durata dell’asse orizzontale costante. Noi preferiamo 15′ (900 secondi), mostrati su un asse di 4096 pixel e un asse verticale di 1024.

Se hai file di durata maggiore (per esempio di 1 ora ciascuno), puoi ottenere automaticamente 4 file da 15′ ciascuno utilizzando la funzione CHUNK SIZE (minutes).
Quando ENABLE è attivato, tutti i file elaborati verranno suddivisi in parti più piccole di 15′ ciascuna (se imposti i minuti a 1… otterrai segmenti da 1′, cioè 60 per ogni ora). Tutti i segmenti verranno salvati separatamente in una cartella dedicata, e al loro nome verrà aggiunto il suffisso CNK_.

E ora?
È il momento di GENERARE GLI SPETTROGRAMMI.

QUINDI, RIASSUMENDO:

4096 risoluzione temporale (asse x)
1024 risoluzione in frequenza (asse y)
Seleziona SPECTROGRAM SCALE → LINEAR
Imposta CHUNK SIZE a 15′ se i tuoi file sono più lunghi
Imposta SPECTROGRAM PALETTE su RAINBOW (a noi piace così)
Premi GENERATE SPECTROGRAM e prenditi un caffè

La generazione degli spettrogrammi può essere un processo piuttosto lungo.
Ci sarà un lungo ritardo tra il clic e il messaggio SUCCESSFULL.
Dovresti vedere una barra di avanzamento che aumenta lentamente in base al numero totale di file da elaborare.

Da una lista di spettrogrammi a una tabella

Gli spettrogrammi verranno creati in una nuova cartella chiamata SPECTRA.
La cartella SPECTRA sarà generata all’interno della stessa cartella che contiene i file audio. Se, nella scheda di selezione delle cartelle, è stata scelta l’opzione INCLUDE SUBFOLDERS, allora ogni sottocartella avrà la propria nuova cartella SPECTRA, una per ciascuna. Nel repository TursioNet, tutte le cartelle contengono già la loro cartella SPECTRA con gli spettrogrammi già generati.
Ora è il momento di scaricare una cartella SPECTRA, con al suo interno gli spettrogrammi, e verificarne i contenuti.

Il nostro strumento di supporto per la classificazione manuale

Scarica e installa il nostro helper. Renderà tutto molto più semplice. Si chiama SPECTROGRAM VIEWER.
Scaricalo qui (vai all’ultima versione!)

Once installed our software works this way:

Indica al sistema chi sei, così ogni riga delle tabelle risultanti conserverà l’identità di chi ha svolto quel compito.
Seleziona una cartella contenente spettrogrammi. SELEZIONA LA CARTELLA E NON I FILE!! I nomi dei file devono rispettare le regole del Generatore di Spettrogrammi descritto sopra.
Definisci e utilizza il tuo elenco specifico di tag durante la navigazione degli spettrogrammi e nella ricerca dei segnali. Il tuo elenco di tag è una sorta di configurazione che può essere salvata e condivisa.
Avvia la verifica: guarda rapidamente gli spettrogrammi, effettua la classificazione e ottieni le tabelle con i risultati.

Scrivi o conferma il tuo nome.

Seleziona LA CARTELLA che contiene gli spettrogrammi con una nomenclatura dei file coerente.

Aggiungi i tag che utilizzerai oppure carica quelli del tuo gruppo di lavoro.

I tag saranno standardizzati all’interno del tuo gruppo di lavoro (?), puoi aggiungere il tasto rapido (una lettera o un numero) da utilizzare sulla tastiera. In alternativa, puoi usare un pulsante se preferisci il click del mouse o un touchscreen.

È il momento di sfogliare gli spettrogrammi!
Usa le frecce destra/sinistra per passare al successivo, clicca sui tasti se vedi segnali che corrispondono ai tuoi tag e interessi. Due clic = 2, tre clic = 3 (questo è un punteggio che puoi assegnare allo spettrogramma che stai osservando). SHIFT+CLICK = 2 di nuovo. SHIFT+TASTO annulla il punteggio assegnato.

EXPORT PREVIEW ti porta alla tabella che stai popolando, così puoi controllare cosa sta succedendo.
Puoi METTERE IN PAUSA la classificazione usando EXPORT SESSION (e successivamente reimportare con IMPORT SESSION), in modo che il tuo lavoro possa essere suddiviso in più sessioni…

EXPORT FILE ti permette di salvare la tabella, così da poterci fare delle analisi statistiche.