Wizard Notes

Pythonを使った音楽信号分析の技術録、作曲活動に関する雑記

音楽プログラミング

PyQtGraph:3Dプロット (GLSurfacePlotItem, GLMeshItem) の高さ(z軸)で色を変える方法

PyQtGraph の3Dサーフェス/メッシュプロットでは,高さに応じて色を変えることができます。 具体的には,GLSurfacePlotItem もしくは GLMeshItem のコンストラクタのキーワード引数 としてshader='heightColor'を指定します. n_x, n_y = 128, 128 xy_init …

Python:PyQtGraphで2次元波動方程式の数値シミュレーションをリアルタイムプロット(有限差分法)

PyQtGraphで美しいリアルタイムプロットができることを最近知ったので、実装例として2次元波動方程式の数値シミュレーション(有限差分法)をリアルタイム実行・プロットしてみました。 実装のための数式導出と、PyQtGraphを使ったソースコードを合わせて紹…

matplotlib: 折れ線グラフのリアルタイムプロットでラベルやカラーなどの属性を変える(音声信号でのデモ付き)

前回の記事では、matplotlibでの折れ線グラフのプロット画像のラベルや属性を変更しました。 www.wizard-notes.com 今回は、折れ線グラフのリアルタイムプロットでラベルやカラーなどの属性を変えるコードを実装をしました。 import numpy as np import matp…

Python: A特性や他の特性を使った周波数重み付けの実装 (聴感補正,騒音測定)

ある音に対して、人間が感じるうるささと音圧レベルの大きさは必ずしも一致していません。 以下の等ラウドネス曲線のように、音圧レベルと周波数によって人間の聴覚の感度は異なっています。 https://ja.wikipedia.org/wiki/音の大きさ そのため、音信号の分…

Python: waveモジュールをハックしてfloat形式のwavファイルを読み込みnumpy配列に変換する

問題 解決方法 waveモジュールのWav_readクラスをハック 検証 問題 www.wizard-notes.com 上記の実装の拡張として、Python の waveモジュールを使って32-bit or 64-bit float形式のwavファイル読込を追加しようとして試してみたところ、以下のようなエラーが…

Python: waveモジュールを使ったWAVファイル読み込みとNumPy化 (8-bit, 16-bit, 24-bit, 32-bit int)

前置き Python wave モジュール 実装/テスト 最後に Float形式のWAVファイルについて 前置き 音楽プレイヤーのような音楽ソフトウェアの開発では、まずオーディオファイルから時間信号を読み込む処理が第一歩となります。 オーディオファイルは数多くの種類…

2021.4.11 制作音源分析ソフト"Sophiear"開発記録(wxPython, Numpy, PyInstaller)

今日の進捗:・複数コーデック対応・信号分析部(ラウドネスレベル算出以外)・wx.lib.plotで信号プロット・分析結果テーブル追加・ステータスバー追加あとトータル/短時間ラウドネスレベル (LUFS) の算出部を実装すれば最低限完成 pic.twitter.com/5PziG56…

Windowsで特定の拡張子以外のファイルをまとめてコピー

様々な拡張子のファイルが格納されたフォルダをコピーするときに、動画や非圧縮楽曲ファイルのようなファイルサイズが大きいファイル以外をコピーしたい という場面はよくあります。 そこで、タイトル通り、特定の拡張子以外のファイルをまとめてコピーする…

Python: pypianorollを使ってMIDIデータをNumpy配列に変換し、マルチトラックをプロット

(トラック数,最短音符数,音高数) のnumpy配列になってしまえば煮るなり焼くなりこっちのもの pic.twitter.com/7WfjuAQujI— Kurene (@_kurene) 2021年3月28日 MIDI形式のデータは演奏の操作・記録方式として優れていますが、データ分析やプログラム上での編…

クロマベクトルから音程に基づく特徴量:調性中心を算出(和音分析,拍検出)

Detecting harmonic change in musical audio https://t.co/wwxJf1s5oq2006年の論文だけど不勉強なもので最近ようやく知りました…。クロマベクトルのピッチクラス12音の各強度を音程調和知覚に基づく2次元空間×3に飛ばして、それぞれの空間でのcentroidを特…

Python: PyTagLibで音楽ファイル (wav, flac, mp3, m4a, aac) のタグ情報抽出

Pythonで音楽ファイルのタグ情報を抽出するライブラリの一つとして、mutagenがあります。 www.wizard-notes.com www.wizard-notes.com mutagenは個々の拡張ファイルに特化したタグ抽出が可能ですが、様々な拡張子をまとめて扱う際には条件分岐が多くなってし…

PythonとOpenCVでスペクトログラムを画像データ(jpeg, png)として保存

オーディオ信号のスペクトログラムをプロット/保存する方法としては、matplotlibのimshow()を使う方法がありますが、今回はスペクトログラムを純粋な画像データとして保存する方法を試してみました。 実装 import librosa import numpy as np import cv2 bi…

PythonでSSM(自己類似度行列)を使って楽曲構成(Aメロ,サビなど)を分析

計算機を使った音楽分析技術の一つとして、楽曲構成(Aメロ、Bメロ、サビ)を分析する方法があります。しかし、日本語で技術の具体的な実現方法や実装について説明のある文献はあまり多くありません。また、Pythonの音楽分析ライブラリ LibROSA にはまだ実装…

Python resampyで音声・音楽ファイルをリサンプリング(アップ/ダウンサンプリング)

サンプリング周波数変換(リサンプリング,アップ/ダウンサンプリング)は,非常によく利用されるオーディオファイル処理です。 ただ、リサンプリングは時間がかかる処理なので、なるべく高速なアルゴリズム・ライブラリを使いたいところです。 特に大量の…

Python matplotlibでスペクトログラムのリアルタイムでのプロット実装

Pythonのmatplotlibでリアルタイムスペクトログラム描画。音と同期再生を考えると、真面目に描画するのは全然間に合わないのでPyQtGraph使うべきで、多少サボっていい加減な描画でいいなら使えなくもないかも…という印象 pic.twitter.com/LNJCavKWRf— Kurene…

Python:soundfile を使ったオーディオファイル (.wav, .flac, .aiff, .raw, etc.) の読み書き

Python でオーディオファイルを読み込むライブラリは複数あります。 wave scipy.io.wavfile scipy.io.wavfile.read scipy.io.wavfile.write audiofile soundfile audioread librosa.load ぱっと見、どれを使えばよいか迷ってしまいますが、 様々なOSで動いて…

Python:LibROSAのLPC (線形予測分析)を使って音声・歌声分析

Pythonの音楽分析モジュールLibROSAには、v.0.7から線形予測分析(https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B7%9A%E5%BD%A2%E4%BA%88%E6%B8%AC%E6%B3%95)を行う関数librosa.lpcが追加されました。 線形予測分析は音声の音素や声色を分析するのによく利用されていま…

双2次フィルタの自作Pythonライブラリ PyQuadFilter 更新 - フレームベース処理対応

双2次フィルタの自作Pythonライブラリである PyQuadFilterを更新しました。 PyAudioやPySoundDeviceと組み合わせることで、Pythonでも双2次フィルタを使った簡単なリアルタイム音響信号処理ができます。 GitHub - Kurene/pyquadfilter: Implementation of di…

Pythonの心理音響評価モジュール/開発フレームワーク"MoSQITo"の紹介

https://github.com/Eomys/MoSQITo 心理音響学について調べていたら、興味深いPythonライブラリがあったので紹介します。 github.com 心理音響学に基づく音質評価ソフトウェアの多くは市販製品であり、オープンソースでさくっと使えるものはほとんどないのが…

双2次フィルタ (Biquad Filter) の周波数特性(振幅・位相)の一覧

以下の記事で作成した双2次フィルタのプログラムで出力した、双2次フィルタの周波数特性(振幅・位相)の一覧ページです。 www.wizard-notes.com カットオフ周波数 (fc) とQ値 (q) を動かしてプロットしています。 双2次フィルタ作成の参考等にご利用くださ…

PyQtで作るdB単位の音量フェーダー

dB単位の音量フェーダー pic.twitter.com/mJK2E6RmnJ— Kurene (@_kurene) 2020年12月22日 PyQtで作るdB単位の音量フェーダーを作ってみました。 信号に乗算するゲイン係数は、音量フェーダーのdB値 x から、 として算出しています。 ソースコード GUI クリッ…

メロディ分析/抽出のための、librosa.salience() によるSalience (顕著性) スペクトログラムの算出

はじめに Python の音楽信号分析モジュールである LibROSAには、楽曲の音高/メロディ/和音情報をより精度よく抽出するためのツールとして、Salience (顕著性)スペクトログラムを抽出する関数 librosa.salience が実装されています。 今回は、librosa.sal…

Python LibROSA で音楽・歌声(ボーカル)をピッチシフト librosa.effects.pitch_shift()

まえがき librosa.effects.pitch_shift() の使い方 引数について 半音単位のピッチシフト 周波数を指定するピッチシフト 使い方のサンプル プロット コード 注意 補足:ピッチシフトはタイムストレッチ? まえがき ボーカルや楽器の録音データに対して、 「…

Spotify Web API で取得できる音響・楽曲特徴量の一覧

はじめに Spotify の Web APIを調べていたら、APIを叩いて取得できる音響・楽曲特徴量のドキュメントを発見しました。 developer.spotify.com 非常に興味深い特徴量がいくつかあったので、紹介したいと思います 各特徴量の説明 duration_ms: int 楽曲の時間…

Python: PyQt5とPyAudioで作るBPM計測アプリ

www.youtube.com PyQt5の習作として、PyQt5とPyAudioを使ったBPM計測アプリを作ってみました。 よくあるBPM計測器の仕様となっていて、ユーザが拍位置でボタンクリックやキータイピングをすることで、BPMを計測をすることができます。 インターフェースもア…

PyAudio でリアルタイム再生録音・音加工(モノラル録音⇒ステレオ再生)の実装テンプレート

概要 Python で音声や音楽をリアルタイム再生・録音するライブラリとしてはPyAudioが良く知られています。 今回は、PyAudio を使って再生と録音を同時に行う方法を紹介します。 このサンプルコードを使うことで、ディレイやリバーブ、声質変換といった音声加…

楽曲のBPMを自動算出するプログラムの作り方(Pythonサンプルコード付き)

はじめに 音楽分析では,楽曲のテンポを表す BPM (Beats Per Minute) は重要な情報です。 例えば、音楽ジャンルごとに典型的なBPM/テンポがあるので、BPM/テンポはその楽曲がどんな音楽ジャンルに属するかを知る手がかりとなります。 一般的ないくつかのジ…

ロバスト主成分分析(Robust PCA)によるメロディ・歌声抽出(Python実装)

概要 以前から気になっていた、 Robust PCAによる歌声抽出 *1 を実装し、実際の楽曲でボーカル抽出をやってみました。 Robust PCAについて Robust PCAによる歌声抽出では、楽曲を表す行列\({\bf X}\)を低ランク行列\({\bf L}\)とスパース行列\({\bf S}\)の和…