MFCC
Los Mel Frequency Cepstral Coefficients (Coeficientes Cepstrales en las Frecuencias de Mel) o MFCCs son coeficientes para la representación del habla basados en la percepción auditiva humana. Estos surgen de la necesidad, en el área del reconocimiento de audio automático, de extraer características de las componentes de una señal de audio que sean adecuadas para la identificación de contenido relevante, así como obviar todas aquellas que posean información poco valiosa como el ruido de fondo, emociones, volumen, tono, etc. y que no aportan nada al proceso de reconocimiento, al contrario lo empobrecen.
Los MFCCs son una característica ampliamente usada en el reconocimiento automático del discurso o el locutor y fueron introducidos por Davis y Mermelstein en los años 80 y han sido el estado del arte desde entonces.
MFCCs se calculan comúnmente de la siguiente forma:
Estos valores obtenidos son los coeficientes que buscamos. Aunque opcionalmente se le pueden añadir otros valores como los deltas y/o los delta-deltas.
Veamos estos pasos en más detalle y entendamos el por qué de cada uno de ellos. El primero de ellos es consecuencia de que toda señal de audio, grabada en condiciones normales, cambia constantemente en el tiempo, lo cual dificulta enormemente la extracción de características que la puedan diferenciar de otras señales o la identifiquen como similar a aquellas que claramente lo son para un ser humano. Debido a esto y con el objetivo de simplificar su tratamiento se asume que en pequeños períodos de tiempo sus características no cambian “mucho” y por tanto se le pueden realizar todo un conjunto de procesamientos con el objetivo de extraer características “estáticas” para cada pequeño tramo de la señal. Las cuales, en su conjunto, representarían a la señal completa. Los pasos que siguen a continuación pueden tener dos interpretaciones diferentes, pero ambas válidas: mediante la técnica de deconvolución y como una aplicación de filtros adaptados a las especificidades del discurso. Veamos cada una de ellas.
Para entender esta aproximación es necesario conocer un poco de las bases del modelo de producción de sonido en los humanos y en gran parte del reino animal. A dicho modelo se le denomina con frecuencia como: source-filter (fuente-filtrado).
Dicho esto, es fácil notar que el trabajo que debemos realizar sobre la señal debe ir encaminado a hacer desaparecer la influencia de la fuente. No obstante, esto es más complicado de lo que parece, pues ambas señales (la de la fuente y el filtrado) se encuentran en Convolución y forman la señal que escuchamos. Afortunadamente el Teorema de convolución plantea que si:
