Classificazione veloce dei contenuti acustici

L’analisi e la classificazione dei segnali acustici subacquei può essere un compito arduo. Per semplificare il processo, abbiamo sviluppato procedure standardizzate e un software dedicato. 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 procedure seguenti sono per macchine MS Windows, ma stiamo cercando di estendere i pacchetti anche a OSX!

Cosa offrono i nostri processi:

Organizzazione impeccabile: dimenticate i file audio disordinati! Le nostre procedure standardizzano la nomenclatura 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: crea linee temporali estese (come opzione) per visualizzare periodi di tempo più lunghi in un’unica immagine, facilitando l’identificazione di modelli a lungo termine.

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

Ipotesi per la denominazione dei file: verso uno standard condiviso

Nel campo dell’acustica subacquea sono state proposte diverse convenzioni per la denominazione dei file, ciascuna con le proprie motivazioni. 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 riporta la data (AAMMGG) e l’ora (HHmmss) 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:

lavagna-44D45.241211090655.wav

test_33D566.250214153411.wav

…

È possibile trovare facilmente l’utilità di rinomina dei file preferita se è necessario rinominare un intero batch 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 ed 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 avete un elenco di file con SEGNALI ACUSTICI

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.

Gli strumenti necessari sono pochi:

  • 1. SoX, il coltellino svizzero dell’elaborazione audio. Si tratta di un set di strumenti per l’elaborazione del suono. Lo trovi qui
  • Una volta installato SoX, ricordati di aggiungere il suo percorso alle variabili di sistema. (Se non hai idea di cosa stiamo parlando, chiedi aiuto a un amico).
  • 2. Libreria ffmpeg per elaborare parte degli spettrogrammi. Le librerie Windows di ffmpeg sono qui. Scarica il pacchetto necessario (tre file eseguibili), decomprimilo e metti tutti i file nella stessa cartella in cui si trova SoX
    (SoX dovrebbe già essere nel percorso di ricerca del tuo sistema, quindi il computer troverà anche i file di ffmpeg quando necessario).
  • 3. Scarica la nostra interfaccia Spectrogram Generator da QUI.
  • Si tratta di un’interfaccia semplificata che aiuta a lavorare con SoX. Verrà scaricato un eseguibile Windows che installa le librerie necessarie. Se avete avvisi di sicurezza autorizzate senza preoccupazione l’esecuzione del file.
  • Tieni presente che il generatore funzionerà solo se le librerie Sox e ffmpeg sono già installate sul tuo sistema.

Spectrogram Generator

SELECT FOLDER

Only select folder name, without opening it

Once you have installed the Spectrogram Generator, run it and you should see something like this.

This software is written in Python.

You will need to select the folder you want to operate on. Press FOLDER–> SELECT FOLDER (and include all subfolders if you want to).

Conder that you need to select a folder WITHOUT OPENING IT, so do NOT double-click on its name. Click just once.

VERIFY AUDIO FILES

Corrupted files will be renamed in their extension (from .wav to .wavcorr).

Press VERIFY AUDIO FILE to check if all audio files are consistent. This operation is needed in order to rename corrupted files (mainly due to battery problems) excluding them from the further processing.

Sometimes audio files have a glitch at their beginning. This might be related to errors in writing the first bytes of each file.
The FILE TRIM function can be used to cut the first milliseconds of each file, correcting the problem when performing statistical analysis of the files (like checking max levels).

It is easier if files have all the same duration

Considering that you will generate a spectrogram that is always the same size in pixels, it easier if we keep the horizontal axis always at the same duration. We like 15′ (900 seconds), shown on a 4096 pixel axis over a 1024 y axis.

If you have files with longer duration (for example 1 hour each) you can get 4 files of 15′ each automatically using the CHUNK SIZE (minutes) function. When you ENABLE this function all processed files will be chunked in smaller parts of 15′ each (if you set the minutes to 1… you will get 1′ chunks. 60 chunks per each hour). All chunks will be saved separately in a dedicated folder, and to their name will be added a trailing CNK_.

and now?

It is time to GENERATE SPECTROGRAMS

So, summarizing:

  • 4096 time resolution x
  • 1024 frequency resolution y
  • Select SPECTROGRAM SCALE LINEAR
  • CHUNK SIZE at 15′ if your files are longer than that
  • SPECTROGRAM PALETTE set at RAINBOW (we like it)
  • press GENERATE SPECTROGRAM and get a coffe

Spectrogram generation can be a rather long process

There will be a long long delay from your click to the SUCCESSFULL message.

You should see a progress bar, slowly increasing depending on the total number of files to be processed.

From a list of spectrograms to a table

The spectrograms will be created in a new folder named SPECTRA.
The folder SPECTRA will be created under the same folder containing the audio files.
If INCLUDE SUBFOLDERS is selected in the folder selection tab, then each sub-folder will have its new SPECTRA folder, one per folder.

In the TursioNet repository, all folders already contain their SPECTRA folder with spectrograms already generated.

Now it is time to download one SPECTRA folder, with spectrograms in it, and check their contents.

Our helper for human-based classification

Download and install our helper.
It will make things much easier.

It is called SPECTROGRAM VIEWER

DOWNLOAD FROM HERE

Once installed our software works this way:

  1. Tell the system who you are, so each line of the resulting tables will retain the identity of who carried out that task;
  2. Select a folder containing spectrograms. SELECT THE FOLDER AND NOT THE FILES!! Filenames must be consistent with the rules of the above Spectrogram Generator.
  3. Define and Use you specific list of tags while browsing your spectrograms and when searching for signals. Your list of tags is a sort of configuration that can be saved and shared.
  4. Go, check the spectrograms, quickly look at them and do the classification, get tables with the results.


Write or confirm your name

select THE FOLDER that contains spectra with consisting filenaming

Add the tags that you will be using, or load the ones of your workgroup

Tags will be standardized in your workgroup (?), you can add the quick key (one letter or number) that you can use on your keyboard. A button can also be used if you prefer a mouse-click of a touchscreen.

It’s time to browse the spectrograms!
Use the right/left arrows to go to the next one, click on the keys if you see signals that match your tags and interests, two clicks=2, three clicks=3 (this is a score you can give this particular spectrograms you are watching), SHIFT+CLICK=2 again. SHIFT+KEY rolls back your scoring.

When you have finished with one image just go to the next. You can ADD A NOTE, if you need to.

EXPORT PREVIEW takes you to the table you populating. so that you can check what’s going on.
You can PAUSE the classification using the EXPORT SESSION (and later reimport using IMPORT SESSION), so your progress can be divided into different sessions…

EXPORT FILE allows you to save the table, so that you will be able to do some statistics over it.