Η υλοποίησή αναπτύχθηκε σε γλώσσα Python και χρησιμοποιήθηκαν πληθώρα βιβλιοθηκών όπως η essentia για την εξαγωγή χαρακτηριστικών, η sklearn για την προεπεξεργασία δεδομένων
Η υλοποίηση αναπτύχθηκε στη γλώσσα Python 3 και χρησιμοποιήθηκε πληθώρα βιβλιοθηκών (modules) όπως η essentia για την εξαγωγή χαρακτηριστικών, η scikit-learn για την προεπεξεργασία δεδομένων και την εκπαίδευση των μοντέλων, η seaborn για την δημιουργία διαγραμμάτων και την οπτικοποίηση των χαρακτηριστικών. Παράλληλα, σε συνδυασμό με όλες αυτές χρησιμοποιήθηκαν και άλλες βιβλιοθήκες όπως η numpy, η pandas, η matplotlib, η multiprocessing, η οs, η pyaudio και άλλες. Για την εκπαίδευση, δοκιμάστηκαν τα μοντέλα SVM, Decision Trees, Multilayer Perceptron, Naive Bayes και Random Forest, λεπτομέριες για τα οποία θα αναφερθούν στα επόμενα κεφάλαια.
ενώ στην εκπαίδευση των μοντέλων χρησιμοποιήθηκε η numpy. Χρησιμοποιήθηκε επίσης η seaborn για την εξαγωγή διαγραμμάτων και την οπτικοποίηση των χαρακτηριστικών. Παράλληλα, σε συνδυασμό με όλες αυτές χρησιμοποιήθηκαν και άλλες βιβλιοθήκες όπως η pandas, η matplotlib, η multiprocessing, η οs, η pyaudio κα. Για την εκπαίδευση, δοκιμάστηκαν τα μοντέλα svm, decision trees, multilayer perceptron, Naive bayes και random forest, τα οποία θα αναπτυχθούν στα επόμενα κεφάλαια. Το dataset που χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση του μοντέλου είναι το προτινόμενο GTZAN dataset \footnote{http://opihi.cs.uvic.ca/sound/music\_speech.tar.gz}, το οποίο αποτελείται απο 120 αρχεία διάρκειας 30 δευτερολέπτων. Κάθε κλάση (μουσική/φωνή) αποτελείται από 60 αρχεία ενώ δεν υπάρχουν αρχεία που να περιέχουν και τις δύο κλάσεις. Όλα τα δείγματα είναι στα 22050 Hz, Mono 16-bit και σε αρχεία μορφής .wav.
Το dataset που χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση του μοντέλου είναι το προτεινόμενο GTZAN dataset \footnote{http://opihi.cs.uvic.ca/sound/music\_speech.tar.gz}, το οποίο αποτελείται από 128 αρχεία διάρκειας 30 δευτερολέπτων. Κάθε κλάση (μουσική/φωνή) αποτελείται από 64 αρχεία ενώ δεν υπάρχουν αρχεία που να περιέχουν και τις δύο κλάσεις. Όλα τα αρχεία ήχου είναι δειγματοληπτημένα στα 22050 Hz, μονοκάναλα, με βάθος ήχου 16-bit και σε μορφή WAV.
\section{Χαρακτηριστικά}
\section{Χαρακτηριστικά}
Για την εξαγωγή των χαρακτηριστικών που φαίνονται στο από τα αρχεία ήχουν του σετ δεδομένων, αρχικά τμηματήσαμε κάθε σήμα αρχείου σε frames με μέγεθος 6144 δείγματα, το οποίο προέκυψε μετά από επαναλαμβανόμενες δοκιμές.
Για την εξαγωγή των χαρακτηριστικών από τα αρχεία ήχου του σετ δεδομένων, αρχικά τμηματήσαμε κάθε σήμα αρχείου σε frames με μέγεθος 6144 δείγματα (\textasciitilde278 ms), το οποίο προέκυψε μετά από επαναλαμβανόμενες δοκιμές. Έπειτα, τα frames, παραθυροποιήθηκαν με παράθυρο τύπου Hamming, ίσου μεγέθους. Στη συνέχεια, έγινε η εξαγωγή των χαρακτηριστικών στο πεδίο του χρόνου, καθώς και στο πεδίο της συχνότητας. Επίσης έγινε εξαγωγή των συντελεστών MFCC. Τα χαρακτηριστικά που εξήχθησαν, τελικά, είναι τα παρακάτω 27 που αναλύονται στη συνέχεια.
Έπειτα, τα frames αυτά, παραθυροποιήθηκαν με παράθυρο τύπου Hamming, ίσου μεγέθους. Στη συνέχεια, έγινε η εξαγωγή των χαρακτηριστικών στο πεδίο του χρόνου, καθώς και στο πεδίο της συχνότητας.Παράλληλα, έγινε και η εξαγωγή των συντελεστών MFCC έτσι ώστε να είναι εφικτός ο υπολογισμός της διαμόρφωσης της ενέργειας σήματος στα 4 Ηz. Τα χαρακτηριστικά που εξήχθηκαν, τελικά, είναι τα παρακάτω 27 και θα αναλυθούν στη συνέχεια.
%pinakas me arxikes kai telikes diastaseis xarakthristikwn
%\begin{center}
%\begin{tabular}{ |c |c| }
%\hline
% cell1 & cell2 & cell3 \\
% cell4 & cell5 & cell6 \\
% cell7 & cell8 & cell9
%\hline
%\end{tabular}
%\label{table:1}
%\end{center}
\subsection{Zero Crossing Rate - ZCR}
\subsection{Zero Crossing Rate - ZCR}
Είναι ο ρυθμός της αλλαγής προσήμου κατά τη διάρκεια του σήματος, δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο το σήμα αλλάζει από θετικό και αρνητικό και αντίστροφα. Σε κάποιο βαθμό, δείχνει την μέση συχνότητα του σήματος ως εξής:
Είναι ο ρυθμός της αλλαγής πρόσημου κατά τη διάρκεια του σήματος, δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο το σήμα αλλάζει από θετικό σε αρνητικό και αντίστροφα. Σε κάποιο βαθμό, δείχνει την μέση συχνότητα του σήματος ως εξής:
όπου sgn() η συνάρτηση προσήμου και x(m) το διακριτό σήμα ήχου. Στη γενική περίπτωση, το ZCR για την μουσική είναι αρκετά υψιλότερο από ότι στην φωνή.
όπου $sgn()$ η συνάρτηση πρόσημου και $x(n)$ το διακριτό σήμα ήχου. Στη γενική περίπτωση, το ZCR για την μουσική είναι αρκετά υψηλότερο από ότι στην φωνή.
%\caption{Σήματα φωνής και μουσικής με τα αντίστοιχα ZCR \footnote{Discrimination between Speech and Music signal, Sumit Kumar Banchhor,International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE)}}
%\label{fig:fig}
%\end{figure}
\subsection{Spectral Centroid - SC}
\subsection{Spectral Centroid - SC}
Το spectral cendroid ή αλλιώς φασματικό κέντρο, όπως αναφέρεται στο \footnote{
Το spectral cendroid ή αλλιώς φασματικό κέντρο, όπως αναφέρεται στο \footnote{\label{Shoshan}
Speech and Music Classification and Separation: A Review
Speech and Music Classification and Separation: A Review, Abdullah I. Al-Shoshan, Department of Computer Science, College of Computer, Qassim University, Saudi Arabia}, είναι μία μετρική που χρησιμοποιείται ώστε να χαρακτηρίσει ένα φάσμα. Υποδεικνύει πού βρίσκεται το κέντρο του φάσματος. Έχει ισχυρή σύνδεση με την ``φωτεινότητα'' ενός ήχου, δηλαδή με την χροιά. Συνήθως, το κέντρο του φάσματος της φωνής συγκεντρώνεται σε χαμηλές συχνότητες και έπειτα συμπτύσσεται πολύ γρήγορα στις υψιλότερες συχνότητες ενώ δεν υπάρχει DC συνιστώσα. Αντίθετα, στην μουσική δεν έχει παρατηρηθεί κάποιο συγκεκριμένο σχήμα του φάσματος.
Abdullah I. Al-Shoshan
Department of Computer Science, College of Computer,
Qassim University, Saudi Arabia },είναι μία μετρική που χρησιμοποιείται ώστε να χαρακτηρίσει ένα φάσμα. Υποδεικνύει πού βρίσκεται το κέντρο του φάσματος. Έχει ισχυρή σύνδεση με την "φωτεινότητα " ενός ήχου δηλαδή με την χροιά. Συνήθως, το κέντρο του φάσματος της φωνής συγκεντρώνεται σε χαμηλές συχνότητες και έπειτα συμπτύσσεται πολύ γήργορα στις υψιλότερες συχνότητες ενώ δεν υπάρχει DC συνιστώσα. Αντίθετα, στην μουσική δεν έχει παρατηρηθεί κάποιο συγκεκριμένο σχήμα του φάσματος.
\subsection{Roll Off}
\subsection{Roll Off}
Το συγκικριμένο χαρακτηριστικό αναπαριστά την τιμή της συχνότητας, κάτω από την οποία βρίσκεται το 95\% της ενέργειας του σήματος. Όπως προαναφέρθηκε, η ενέργεια του μουσικού σήματος συγκεντρώνεται σε υψηλότερες συχνότητες σε σχέση με το φωνητικό σήμα. Η μαθηματική του έκφραση δίνεται ως:
Το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό αναπαριστά την τιμή της συχνότητας, κάτω από την οποία βρίσκεται το 95\% της ενέργειας του σήματος. Όπως προαναφέρθηκε, η ενέργεια του μουσικού σήματος συγκεντρώνεται σε υψηλότερες συχνότητες σε σχέση με το σήμα της ομιλίας. Η μαθηματική του έκφραση δίνεται ως:
\begin{equation}
\begin{equation}
\sum_{k<v} X(k) = 0.95 \cdot\sum_{k}X(k)
\sum_{k<v} X(k) = 0.95 \cdot\sum_{k}X(k)
\end{equation}
\end{equation}
όπου το X(k) είναι ο διακριτός μετασχηματιμός Fourier (DFT) του x(t),το αριστερό μέρος της παραπάνω εξίσωσης είναι το άθροισμα της ενέργειας κάτω από την συχνότητα v, ενώ το δεξί είναι 95\% της συνολικής ενέργειας του σήματος στο συγκεκριμένο χρονικό frame.
όπου το $X(k)$ είναι ο διακριτός μετασχηματιμός Fourier (DFT) του $x(t)$, το αριστερό μέρος της παραπάνω εξίσωσης είναι το άθροισμα της ενέργειας κάτω από την συχνότητα v, ενώ το δεξί είναι 95\% της συνολικής ενέργειας του σήματος στο συγκεκριμένο χρονικό frame.
\subsection{Spectral Flux}
\subsection{Spectral Flux}
Το χαρακτηριστικό Spectral Flux ή αλλιώς της φασματικής ροής, όπως αναφέρεται στο
Το χαρακτηριστικό Spectral Flux ή αλλιώς της φασματικής ροής, όπως αναφέρεται στο \cref{Shoshan} μετράει την φασματική διαφορά ανάμεσα στα frames. Η μουσική έχει μεγαλύτερο ρυθμό διαφοράς ενώ έχει πιο δραστικές αλλαγές ανάμεσα στα frames από ότι η ομιλία. Σημειώνεται ότι η μουσική εναλλάσσεται ανάμεσα σε περιόδους μετάβασης και στατικές περιόδους ενώ η ομιλία, γενικότερα, έχει έναν πιο σταθερό ρυθμό εναλλαγών. Ως αποτέλεσμα, η τιμή της φασματικής ροής είναι υψηλότερη για την μουσική σε σχέση με την ομιλία.
cite to oparapanw footnote
μετράει την φασματική διαφορά ανάμεσα στα frames. Η μουσική έχει μεγαλύτερο ρυθμό διαφοράς ενώ έχει πιο δραστικές αλλαγές ανάμεσα στα frames από ότι η φωνή. Σημειώνεται ότι η μουσική εναλλάσσεται ανάμεσα σε περιόδους μετάβασης και στατικές περιόδους ενώ η φωνή, γενικότερα, έχει έναν πιο σταθερό ρυθμό εναλλαγών. Ως αποτέλεσμα, η τιμή της φασματικής ροής είναι υψηλότερη για την μουσική σε σχέση με την φωνή.
\subsection{Envelope}
\subsection{Envelope}
Το envelope είναι ουσιαστικά μία ομαλή καμπύλη που καλύπτει το περίγραμμα ενός ταλαντούμενού σήματος.Εκφράζει, ουσιαστικά, τις χρονικές αλλαγές στο πλάτο του σήματος.Οι αλλαγές αυτές είναι υπεύθυνες για πολλές πτυχές της ακουστικής αντίληψης, συμπεριλαμβανομένου της έντασης, της χροιάς, της οξύτητας και τις χωρικής ακουστότητας.
Το envelope είναι μία ομαλή καμπύλη που καλύπτει το περίγραμμα ενός ταλαντούμενού σήματος. Εκφράζει τις χρονικές αλλαγές στο πλάτος του σήματος. Οι αλλαγές αυτές είναι υπεύθυνες για πολλές πτυχές της ακουστικής αντίληψης, συμπεριλαμβανομένου της έντασης, της χροιάς, της οξύτητας και τις χωρικής ακουστότητας.
\subsection{Flatness}
\subsection{Flatness}
To flatness ή αλλιώς επιπεδότητα του ήχου, είναι μία μετρική η οποία χρησιμοποιείται στην ανάλυση ψηφιακών σημάτων για να χαρακτηρίσει το φάσμα ενός ηχητικού σήματος. Συνήθως μετριέται σε decibels (DB), και αποτελεί έναν τρόπο να ποσοτικοποιήσει το πόσο κοντά είναι ένας ήχος σε θόρυβο και πόσο σε τονικότητα. \footnote{https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral\_flatness} Η αναφορά στην τονικότητα γίνεται με την έννοια του αρίθμού των κορυφών σε ένα φάσμα συχνοτήτων που θα υπήρχαν λόγω των πολλαπλών ημιτόνων σε αντίθεση με το επίπεδο φάσμα του λευκού θορύβου. Τα μουσικά σήματα, τείνουν να αποτελούνται από πολλαπλούς τόνους, ο καθένας με την δική του κατανομή αρμονικών ενώ στην φωνή δεν εμφανίζεται αυτό.
To flatness ή αλλιώς επιπεδότητα του ήχου, είναι μία μετρική η οποία χρησιμοποιείται στην ανάλυση ψηφιακών σημάτων για να χαρακτηρίσει το φάσμα ενός ηχητικού σήματος. Συνήθως μετριέται σε decibels (dB), και αποτελεί έναν τρόπο ποσοτικοποίησης του πόσο κοντά είναι ένας ήχος σε θόρυβο και πόσο σε τονικότητα. \footnote{https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral\_flatness} Η αναφορά στην τονικότητα γίνεται με την έννοια του αριθμού των κορυφών σε ένα φάσμα συχνοτήτων που θα υπήρχαν λόγω των πολλαπλών ημίτονων σε αντίθεση με το επίπεδο φάσμα του λευκού θορύβου. Τα μουσικά σήματα, τείνουν να αποτελούνται από πολλαπλούς τόνους, ο καθένας με την δική του κατανομή αρμονικών ενώ στην ομιλία δεν εμφανίζεται αυτό.
\subsection{Perceptual attack time}
\subsection{Perceptual attack time}
@ -83,114 +48,102 @@ To flatness ή αλλιώς επιπεδότητα του ήχου, είναι
\subsection{Sound Decay}
\subsection{Sound Decay}
Η προοδευτική μείωση του πλάτους ενός σήματος με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η φάση ξεκινάει μόλις το perceptual attack time φτάσει στο μέγιστό του. Σε αυτήν την φάση το πλάτος του σήματος μειώνεται μέχρι να φτάσει σε ένα συγκεκριμένο πλάτος στο οποίο διατηρείται μέχρι να αρχίσει να σβήνει.
Η προοδευτική μείωση του πλάτους ενός σήματος με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η συμπεριφορά ξεκινάει μόλις το perceptual attack time φτάσει στο μέγιστό του. Σε αυτήν την φάση το πλάτος του σήματος μειώνεται μέχρι να φτάσει σε ένα συγκεκριμένο πλάτος στο οποίο διατηρείται μέχρι να αρχίσει να σβήνει.
\subsection{Spectral Complexity}
\subsection{Spectral Complexity}
To spectral complexity ή αλλιώς η φασματική πολυπλοκότητα, βασίζεται στον αριθμό των κορυφών του φάσματος του σήματος.
To spectral complexity ή αλλιώς η φασματική πολυπλοκότητα, βασίζεται στον αριθμό των κορυφών του φάσματος του σήματος.
\subsection{Mel Frequency Cepstral Coefficient - MFCC }
Στην επεξεργασία ήχου, το cepstrum συχνοτήτων Mel (Μel frequency cepstrum - MFC)
\subsection{Mel Frequency Cepstral Coefficients - MFCC}
είναι μια αναπαράσταση του βραχυπρόθεσμου φάσματος έντασης ενός ήχου, βασισμένου σε έναν γραμμικό μετασχηματισμό συνημιτόνου του λογαριθμισμένου φάσματος έντασης σε μια μη γραμμική κλίμακα της συχνότητας (μη γραμμικής κλίμακας Mel). Οι συντελεστές του cepstrum συχνότητας Μελ (MFCCs – Mel Frequency Cepstrum Coefficients) είναι οι συντελεστές εκείνοι που αποτελούν στο σύνολο τους το φάσμα MFC.
Στην επεξεργασία ήχου, το cepstrum συχνοτήτων Mel (Μel frequency cepstrum - MFC) είναι μια αναπαράσταση του βραχυπρόθεσμου φάσματος έντασης ενός ήχου, βασισμένου σε έναν γραμμικό μετασχηματισμό συνημιτόνου του λογαριθμισμένου φάσματος έντασης σε μια μη γραμμική κλίμακα της συχνότητας (μη γραμμικής κλίμακας Mel). Οι συντελεστές του cepstrum συχνότητας Mel (MFCCs – Mel Frequency Cepstrum Coefficients) είναι οι συντελεστές εκείνοι που αποτελούν στο σύνολο τους το φάσμα MFC.
\subsection{4Hz Energy Modulation}
\subsection{4Hz Energy Modulation}
Τα φωνητικά σήματα έχουν χαρακτηριστικό μέγιστο στη διαμόρφωση ενέργειας γύρω στα 4Hz του ρυθμού συλλαβών. Για να μοντελοποιηθεί αυτή η ιδιότητα ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία:\footnote{https://www.irit.fr/recherches/SAMOVA/FeaturesExtraction.htm\#me4hz} Το σήμα τμηματοποιείται σε frames και εξάγονται οι Mel Frequency Spectrum Coefficients \footnote{https://en.wikipedia.org/wiki/Mel-frequency\_cepstrum} και υπολογίζεται η ενέργεια σε 40 κανάλια αντίληψης. Αυτή η ενέργεια έπειτα φιλτράρεται με ένα ζωνοδιαβατό φίλτρο, κεντραρισμένο στα 4Hz. Η ενέργεια αθροίζεται για όλα τα κανάλια, και κανονικοποιείται με βάση το μέσο του κάθε frame. Η διαμόρφωση δίνεται από τον υπολογισμό της μεταβλητότητας της φιλτραρισμένης ενέργειας σε dB σε ένα δευτερόλεπτο του σήματος. Η φωνή περιέχει περισσότερη διαμόρφωση από την μουσική.
Τα σήματα ομιλίας έχουν χαρακτηριστικό μέγιστο στη διαμόρφωση ενέργειας γύρω στα 4Hz του ρυθμού συλλαβών. Για να μοντελοποιηθεί αυτή η ιδιότητα ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία\footnote{https://www.irit.fr/recherches/SAMOVA/FeaturesExtraction.html\#me4hz}: το σήμα τμηματοποιείται σε frames, εξάγονται οι συντελεστές Mel Frequency Spectrum και υπολογίζεται η ενέργεια σε 40 κανάλια αντίληψης. Αυτή η ενέργεια έπειτα φιλτράρεται με ένα ζωνοδιαβατό φίλτρο, κεντραρισμένο στα 4Hz. Η ενέργεια αθροίζεται για όλα τα κανάλια, και κανονικοποιείται με βάση τη μέση ενέργεια του κάθε frame. Η διαμόρφωση δίνεται από το κανονικοποιημένο άθροισμα της φιλτραρισμένης ενέργειας. Η φωνή περιέχει περισσότερη διαμόρφωση από την μουσική.
%Leptomeries gia tin diki mas ulopoihsh, epilogh timwn ktl
\par Παρακάτω φαίνονται ενδεικτικά κάποια από τα παραπάνω χαρακτηριστικά και το πόσο αποτελεσματικά είναι στον διαχωρισμό:
\vspace{1em}
Στα διαγράμματα [\ref{featureTable:table1}] και [\ref{featureTable:table2}] φαίνονται ενδεικτικά κάποια από τα χαρακτηριστικά που υπολογίστηκαν και το πόσο αποτελεσματικά είναι στον διαχωρισμό των κλάσεων.
\caption{Αποτελεσματικότητα χαρακτηριστικών στον διαχωρισμό των κλάσεων}
\caption{Διαγράμματα συνδυασμών τεσσάρων χαρακτηριστικών ανά δύο}
\label{featureTable:table2}
\end{figure}
\end{figure}
\section{Προεπεξεργασία δεδομένων}
\section{Προεπεξεργασία δεδομένων}
Για την προεπεξεργασία των δεδομένων, δοκιμάστηκαν διάφορες τεχνικές έτσι ώστε να βρεθεί ο βέλτιστος συνδυασμός μεθόδων. Οι τρόποι που δοκιμάστηκαν είναι οι κλιμακοποίηση, κανονικοποίηση, VarianceThreshold, PercentileSelection και ο συνδυασμός τους μαζί με την αλλαγή κάποιων παραμέτρων. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα \ref{table:tab}
Στην κλιμακοποίηση όλα τα χαρακτηριστικά έχουν μέσο 0 και απόκλιση ίση με 1 ενώ στην κανονικοποίηση, μετατρέπονται οι τιμές τους ώστε να ανήκουν στο εύρος [0,1]. Στο VarianceThreshold και PercentileSelection, που είναι συναρτήσεις της βιβλιοθήκης feature\_selection της sklearn, γίνεται μείωση χαρακτηριστικών. Στο VarianceThreshold, η μείωση γίνεται με όρους διακύμανσης, δηλαδή
αφαιρεί όλα τα χαρακτηριστικά των οποίων η διακύμανση δεν ξεπερνά κάποιο κατώφλι, ενώ η PercentileSelection καταργεί όλα τα ποσοστά των χαρακτηριστικών, εκτός από αυτά με καθορισμένο από το χρήστη καλύτερη ποσοστιαία κατάταξη . % removes all but a user-specified highest scoring percentage of features -> better translate?
\begin{table}[H]
Κατά την προεπεξεργασία των δεδομένων, δοκιμάστηκαν διάφορες τεχνικές έτσι ώστε να βρεθούν η βέλτιστη επιλογή χαρακτηριστικών και συνδυασμός μεθόδων. Οι μέθοδοι που δοκιμάστηκαν είναι η κλιμακοποίηση, κανονικοποίηση και ο συνδυασμός τους. Επίσης για την επιλογή των χαρακτηριστικών δοκιμάστηκαν το κατώφλι με βάση τη διακύμανση (VarianceThreshold) και η εκατοστιαία επιλογή (PercentileSelection), ενώ έγινε δοκιμή διάφορων τιμών των παραμέτρων αυτών των αλγορίθμων.
\caption{Τρόποι προεπεξεργασίας για διάφορα μοντέλα}
\label{table:tab}
\end{table}
Εν τέλει, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί μόνο η κλιμακοποίηση καθώς το κέρδος σε ταχύτητα των παραπάνω τρόπων μείωσης μεταβλητών δεν ήταν αρκετό συγκριτικά με την μείωση της ακρίβειας ώστε να παραμείνουν στην υλοποίηση. Βοήθησαν παρ'όλα αυτά στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών που είναι κάπως καλύτερα από τα άλλα.
Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα \ref{table:tab}. Στην κλιμακοποίηση όλα τα χαρακτηριστικά έχουν μηδενικό μέσο και απόκλιση ίση με τη μονάδα ενώ στην κανονικοποίηση μετατοπίζονται οι τιμές τους ώστε να ανήκουν στο εύρος $[0,1]$. Τα VarianceThreshold και PercentileSelection, που είναι συναρτήσεις του sub-module feature\_selection της scikit-learn, αποκλείουν χαρακτηριστικά μέσω μετρικών αξιολόγησής τους. Στο VarianceThreshold, η μείωση του αριθμού των χαρακτηριστικών γίνεται με όρους διακύμανσης, δηλαδή αφαιρούνται όλα τα χαρακτηριστικά των οποίων η διακύμανση δεν ξεπερνά κάποιο κατώφλι, ενώ η PercentileSelection κατατάσσει τα χαρακτηριστικά με βάση τη διακριτική του ικανότητα και καταργεί όλα τα χαρακτηριστικά τα οποία βρίσκονται κάτω από ένα ποσοστό των καλύτερων καθορισμένο από το χρήστη.
Στη συνεχεια, για να γίνει κατανοητό εάν τα χαρακτηριστικά που είναι καλύτερα, είναι ικανά να δώσουν μεγάλο ποσοστό ακρίβειας στο μοντέλο, απομονώθηκαν όλα και ελέχθηκαν ένα ένα.
Tα αποτελέσματα έδειξαν ότι, τελικά, κανένα χαρακτηριστικό από μόνο του δεν είναι ικανό να δώσει ικανοποιητικό ποσοστό ακρίβειας0. Ακόμα και αν πάρουμε το καλύτερο σε όρους ακρίβειας και το δοκιμάσουμε σε συνδυασμό με τα επόμενα καλύτερα, φαίνεται ότι η ακρίβεια αυξάνεται λίγο αλλά όχι αρκετά.
Τέλος, αν επαναληφθεί ακόμα μία φορά η διαδικασία, φαίνεται ότι έχουμε και πάλι μια μικρή αύξηση στην ακρίβεια, η οποία όμως είναι αρκετά μακρυά από την ακρίβεια που επιτυγχάνεται εν τέλει.
\begin{table}[H]
\begin{table}[H]
\begin{tabular}{|l|l|l|l|}
\centering
\hline
\begin{tabular}{ l l l }
\textbf{Accuracy}&\textbf{Individually}&\textbf{with best 1}&\textbf{with best 2}\\\hline
Naive Bayes & VarThreshold και scaling & 0.65 \\\bottomrule
SSDec &\textbf{0.65}& - & - \\\hline
\end{tabular}
ZCR & 0.58 & 0.65 & 0.72 \\\hline
\caption{Μέθοδοι προεπεξεργασίας για διάφορα μοντέλα. \small
mfcc0 & 0.61 & 0.66 & 0.73 \\\hline
Εδώ για συντομία όπου VarThreshold εννοείται VarianceThreshold, PercenSel εννοείται PercentileSelection και scaling εννοείται κλιμακοποίηση.}
mfcc1 & 0.58 & 0.67 & 0.73 \\\hline
\label{table:tab}
mfcc2 & 0.52 & 0.66 & 0.73 \\\hline
mfcc3 & 0.56 & 0.69 & 0.76 \\\hline
mfcc4 & 0.54 & 0.67 & 0.74 \\\hline
mfcc5 & 0.57 & 0.70 & 0.75 \\\hline
mfcc6 & 0.61 &\textbf{0.72}& - \\\hline
mfcc7 & 0.57 & 0.68 & 0.75 \\\hline
mfcc8 & 0.55 & 0.67 & 0.74 \\\hline
mfcc9 & 0.54 & 0.67 & 0.73 \\\hline
mfcc10 & 0.54 & 0.65 & 0.73 \\\hline
mfcc11 & 0.51 & 0.66 & 0.73 \\\hline
mfcc12 & 0.54 & 0.67 & 0.73 \\\hline
\end{tabular}
\caption{Ακρίβεια μεμονωμένων χαρακτηριστικών και συνδυασμών τους}
\end{table}
\end{table}
%Διαγραμμα features-απόδοσης;
Άρα, είναι προφανές ότι δεν είναι κάποιο συγκεκριμένο χαρακτηριστικό το οποίο ευθύνεται για το μεγαλύτερο ποσοστό της ακρίβειας του μοντέλου αλλά ο συνδυασμός τους.
Εν τέλει, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί μόνο η κλιμακοποίηση, επειδή η κανονικοποίηση δεν είχε κανένα αποτέλεσμα και το κέρδος σε ταχύτητα ταξινόμησης των παραπάνω τρόπων μείωσης του αριθμού χαρακτηριστικών δεν ήταν αρκετό συγκριτικά με την μείωση της ακρίβειας ώστε να δικαιολογήσει τη χρήση τους στην υλοποίηση. Βοήθησαν παρ' όλα αυτά στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών που υπερτερούν.
Στη συνέχεια, σε μία προσπάθεια περαιτέρω κατανόησης και κατάταξης των χαρακτηριστικών με βάση τη διακριτική τους ικανότητα, απομονώθηκαν όλα και ελέγχθηκε η ακρίβειά τους ένα ένα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, τελικά, κανένα χαρακτηριστικό από μόνο του δεν είναι ικανό να δώσει ικανοποιητικό ποσοστό ακρίβειας. Ακόμα και αν πάρουμε το καλύτερο σε όρους ακρίβειας και το δοκιμάσουμε σε συνδυασμό με τα επόμενα καλύτερα, φαίνεται ότι η ακρίβεια αυξάνεται λίγο αλλά όχι αρκετά. Τέλος, αν επαναληφθεί ακόμα μία φορά η διαδικασία, φαίνεται ότι έχουμε και πάλι μια μικρή αύξηση στην ακρίβεια, η οποία όμως είναι αρκετά μακρυά από την ακρίβεια που επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας όλα τα χαρακτηριστικά.
\begin{table}[H]
\centering
\begin{tabular}{ l r r r }
\textbf{Accuracy}&\textbf{Individually}&\textbf{With best first\textsuperscript{1}}&\textbf{With best second\textsuperscript{1}}\\\toprule
4Hz Mod & 0.58 & 0.66 & 0.73 \\
Flat & 0.63 & 0.71 & 0.75 \\
HFC & 0.58 & 0.65 & 0.72 \\\midrule
LAtt & 0.62 & 0.71 & 0.75 \\
SC & 0.59 & 0.66 & 0.73 \\
Scomp & 0.57 & 0.66 & 0.73 \\\midrule
SDec & 0.63 & 0.65 & 0.72 \\
SEFlat & 0.51 & 0.65 & 0.72 \\
SF & 0.55 & 0.69 & 0.75 \\\midrule
SFlat & 0.57 & 0.66 & 0.72 \\
SLAtt & 0.63 & 0.71 & 0.74 \\
SR & 0.60 & 0.66 & 0.72 \\\midrule
SSDec &\textbf{0.65}& - & - \\
ZCR & 0.58 & 0.65 & 0.72 \\
mfcc0 & 0.61 & 0.66 & 0.73 \\\midrule
mfcc1 & 0.58 & 0.67 & 0.73 \\
mfcc2 & 0.52 & 0.66 & 0.73 \\
mfcc3 & 0.56 & 0.69 & 0.76 \\\midrule
mfcc4 & 0.54 & 0.67 & 0.74 \\
mfcc5 & 0.57 & 0.70 & 0.75 \\
mfcc6 & 0.61 &\textbf{0.72}& - \\\midrule
mfcc7 & 0.57 & 0.68 & 0.75 \\
mfcc8 & 0.55 & 0.67 & 0.74 \\
mfcc9 & 0.54 & 0.67 & 0.73 \\\midrule
mfcc10 & 0.54 & 0.65 & 0.73 \\
mfcc11 & 0.51 & 0.66 & 0.73 \\
mfcc12 & 0.54 & 0.67 & 0.73 \\\bottomrule
\end{tabular}
\caption{Ακρίβεια μεμονωμένων χαρακτηριστικών και συνδυασμών τους. \vspace{1em}\\\tiny
1: όπου ``With best first'' εννοείται ο συνδυασμός του χαρακτηριστικού με το καλύτερο, ενώ ``With best second'' εννοείται ο συνδυασμός του χαρακτηριστικού με τον καλύτερο συνδυασμό που προέκυψε στο προηγούμενο βήμα}
\end{table}
Άρα, γίνεται προφανές ότι δεν υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο, μοναδικό χαρακτηριστικό το οποίο ευθύνεται για το μεγαλύτερο ποσοστό της ακρίβειας του μοντέλου αλλά είναι ο συνδυασμός τους.
