Sonifikation von EEG Daten

Klangbeispiele zur Diplomarbeit

"Datamining auf EEG-Signalen"  von Holger Bekel

Die folgenden Klangbeispiele wurden während der Diplomarbeit und der Bearbeitung der Veröffentlichung: erstellt.
Genauere Informationen der einzelnen Sonifikationsverfahren finden sich in der Diplomarbeit in den angegebenen Kapiteln und in den beiden Veröffentlichungen.

Audifikation (Kap. 5.3):

In den folgenden drei Beispielen werden die Audifikationen der EEG-Signale verschiedener Elektroden wiedergeben.
 
  • Beispiel 1 : audi30Fp1T5.wav
  • Audifikation der EEG-Signale der Versuchsperson 30.
    Hier hört man auf dem linken Audiokanal die Audifikation der Elektrode Fp1 und auf  dem rechten die Elektrode T5. Im frontalen Bereich besteht das Signal nur aus Rauschen. Bei der Audifikation der Temporallappenelektrode kommt noch ein modulierendes tieffrequenter Ton dazu.
  • Beispiel 2 : audi29F4T5.wav
  • Audifikation der EEG-Signale der Versuchsperson 29.
    Hier hört man auf dem linken Audiokanal die Audifikation der Elektrode F4 und auf  dem rechten die Elektrode T5. Im frontalen Bereich besteht das Signal in erster Linie aus Rauschen. Daneben ist noch ein sehr tieffrequentes Modulieren zu hören. Bei der Audifikation der Temporallappenelektrode hört man das gleiche Phänomen wie bei Versuchsperson 30
  • Beispiel 3 :  audi31Fp1O1sp.wav
  • Audifikation der EEG-Signale der Versuchsperson 30.
    Hier hört man auf dem linken Audiokanal die Audifikation der Elektrode Fp1 und auf  dem rechten die Elektrode O1. Bei der Wiedergabe des linken Kanals hört man einige kurze Impulse über alle Frequenzen. Dies ist vermutlich die Audifikation der Ausreißer, die durch die Augenmuskulatur hervorgerufen wurden. Bei der Audifikation der Okzipitallappenelektrode  fällt ein stetiges tieffrequentes "Wummern" auf.

    Frequenzabhängige Sonifikation (spectral mapping sonifikation) (Kap. 5.4)

    Die Sonifikationen wurden erstellt nachdem die fouriertransformieten und ausreißerbereinigten Originaldaten der drei Versuchsbedingungen jeder einzelnen Person hintereinander gehängt wurden.  Zwischend den Versuchsbedingungen ist jeweils eine kurze Pause als Markierung eingefügt.
    Die Sonifikation der Beispiele gibt den Frequenzbereich von 0-30 Hz wider.  Auf dem linken Audiokanal werden die Sonifikationen der Elektroden T3,T5,P3 und O1 wiedergeben. Auf dem rechten Audiokanal werden entsprechend die Sonifikationen der Elektroden Fp1,Fp2,F4 und F8 gespielt.

    Distanzmatrixsonifiktion (Kap. 5.5):

    Die Grundlage der Sonifikation sind die Zeitserien der Distanzmatrizen der Spektralvektoren. Die Spektralvektoren sind die Fourierkoeffizienten der STFT der EEG-Signale der einzelnen Elektroden mit einem Zeitfenster von einer Sekunde und einem Überlapp von 0.5 s. Der betrachtete Frequenzbereich erstreckt sich von 0-30 Hz. Die Daten der drei Versuchsbedingungen wurden für diese Sonifikation wie in Kap. 5.4 pro Person hintereinander gehängt.  Ein Rauschen markiert hier die neue Versuchsbedingung.

    Sonifikation signifikanter Unterschiede (Kap. 5.6):

    Für diese Sonifikation wurden die Frequenzzellen der Frequenzen von 0-30 Hz zu sechs Frequenzbändern zusammengefaßt. Von den Zeitserien wurden die Unterschiede der Standardabweichungen und Mittelwerte zwischen jeweils zwei Versuchsbedingungen sonifiziert.
    Die folgenden Beispiele sonifizieren die Unterschiede zwischen der Bedingung Sprache und Pseudosprache.

    Sonifikation der ICA-separierten Merkmale (Kap. 5.7):

    Ein Merkmal ist die Zeitserie eines Frequenzbandes einer Elektrode nach der STFT.
    Die ersten drei Klangbeispiele aus dem Kap. 5.7.1 sonifizieren die zehn diskriminierendsten Merkmale nach der versuchsspezifischen Mittelung der Ursprungdaten.  Die letzten drei sonifizieren die Merkmale nach der personenspezifischen Mittelung.

    Holger Bekel