マルチバンド処理用のフィルタバンク実装でバターワースフィルタによるハイパスフィルタを使おうとすると，7次くらいから周波数応答が不安定になりました． ハイパスフィルタ 周波数応答をプロット してみると，scipy.signal.butterworthのハイパスフィルタ…

Pythonで数値計算や信号処理をしていると，NumPy配列かどうか判別したいことがあります． import numpy as np np_array = np.array([0, 1, 2]) type(np_array) #=> <class 'numpy.ndarray'> type(python_list) #=> <class 'list'> 以上の例から NumPy配列とPythonのリストオブジェクトは異なるため</class></class>…

以前の記事では，木構造のような信号処理フローのマルチバンド処理を紹介しました． この記事では、実装・利用しやすさに着目して信号処理フローを再設計・実装します。 設計 以前の記事では木構造の処理フローでしたが，今回は低域のカットオフ周波数から徐…

以前の記事で，低域・高域を別々に処理するようなマルチバンド処理（オーディオクロスオーバー）の実装方法を紹介しました． www.wizard-notes.com www.wizard-notes.com 上記の記事では，補完フィルタのローパス・ハイパスフィルタの並列接続したことで生成…

以前の記事では，低域・高域を別々に処理するようなマルチバンド処理（オーディオクロスオーバー）を実現するフィルタバンクの例として、2バンドの場合の実装方法を紹介しました． www.wizard-notes.com ただ，より実用的なプラグイン／ソフトウェアを作るこ…

複雑な信号処理プラグインを開発する場合、複数のFIR/IIRフィルタを組み合わせることがよくあります。 そこで，FIR/IIRフィルタの直列/並列接続時の周波数応答をプロットするサンプルコードを作成しました。 回路全体の伝達関数を確認するだけでなく、フィル…

シンセサイザ（オシレータ）の基本波形として一般的なサイン波，矩形波，のこぎり波，三角波，白色雑音は，ファミコンのBGMのようなゲーム音楽（チップチューン）の作成や音信号処理のテストでよく利用されます． サイン波は基本周波数（音高）をとすると， …

低域・高域のような周波数帯域別に信号処理する場合、いい感じに帯域を分割するフィルタが必要になります。 ソフトウェア／プラグインの具体例としてはマルチバンドコンプレッサが挙げられます。 このような回路の特性としては、音質に影響を与えるような振…

はじめに ゼロ位相フィルタリングの実装方法 scipy.signal.filtfiltを使ったゼロ位相フィルタ lfilter x 2 でのゼロ位相フィルタリング 参考Webサイト はじめに 双2次フィルタ (SOS) やバターワース／チェビシェフフィルタなどといったIIRフィルタは，FIRフ…

はじめに 音の高さの分析は，メロディや和音の推定に使われる重要な前処理です． 本ブログではこれまで，音の高さの分析手法として一般的である，定Q変換やフーリエ変換を使う手法を紹介してきました． www.wizard-notes.com これらの手法は周波数領域で信号…

オーディオ信号の再生速度・音高の変更はよく利用される処理です。 そのアルゴリズムはいくつかありますが、リアルタイム処理向けの手法としてはフェーズボコーダという手法があります。 Pythonでは、音楽信号分析ライブラリLibROSAにおいてフェーズボコーダ…

Pythonで音声や歌声、楽器音などの収音・再生・録音を行うためのライブラリとしてはPyAudioが知られていますが、 低遅延であるASIO規格が利用できない Python 3.7 以上には非対応 というデメリットがあります*1。 Python 3.7 以上でASIO対応デバイスを利用可…

1次元の数値→16進数カラーコード HTML 表の自動生成 まとめ 1次元の数値→16進数カラーコード データ分析をするアプリ／プログラムでは、数値に基づいて色をグラデーションさせたいということが多々あります。 例えばPythonでは、matplotlib を使ったプロット…

Pythonでファイル処理をしていると、例えば、 「あるディレクトリ（フォルダ）の中にある、 ".png"と".wav"と".txt"という拡張子のファイルを全て削除したい」 というような状況がよくあります。 このような、あるディレクトリの複数の特定拡張子ファイルを…

市販楽曲の情報を入手する手軽な手段として、Spotify Web APIがあります。 以前の記事では、キーワードを入力して楽曲を検索していました。 www.wizard-notes.com しかし、この方法だとあるアーティストの名前をキーワードとして与えても、そのアーティスト…

以下の記事にありますように、Python ではオーディオファイルの読み込むライブラリが複数あります。 しかし，.mp3, .aac, .m4a といった圧縮コーデックを読み込むものは多くありません。 www.wizard-notes.com 今回紹介する audioread では ffmpeg のような…

音楽の分析方法としてBPM・テンポの分析は非常に重要です。 BPM・テンポの分析を行うことで、楽曲の雰囲気、ノリ、音楽ジャンルといった全体的な特徴を捉えることができます。 BPM・テンポの分析方法としては、テンポグラムという便利な手法があります。 テ…

表題のとおり，様々な拡張子に対応し，複数の楽曲ファイルを一括でNumpy配列に変換する関数です。 大量の音楽ファイルを分析する場合にオススメです。 ファイルの読み込みは librosa.load() を使っています。 librosa.load()は引数にサンプリング周波数を与…

前回の記事では，音楽信号の音高分析に便利な定Q変換 (CQT)のアルゴリズムや実装方法による計算速度の比較を行いました。 www.wizard-notes.com 結果として，再帰的ダウンサンプリング法による定Q変換がリアルタイム処理で実用的な計算速度であることが分か…

音楽信号の音高分析に便利な定Q変換 (CQT)。 これまでにいくつか計算アルゴリズムや実装方法の種類を紹介してきました。 おそらく再帰的ダウンサンプリング法が速いと思っていたのですが、条件によっては疎行列計算と変わらないことがあったりと、実環境での…

定Q変換 (CQT)は歌声・音楽の音高／メロディ／和音を分析するのに便利な周波数分析方法です。 例えば，CQTスペクトログラムを算出すれば各音高（ドレミファ…）がどのくらいの強さで鳴っているかを時系列で観察することができます。 以下の記事では、定Q変換…

定Q変換は音楽信号の音高・コード・メロディ分析に相性の良い周波数分析手法です． この記事では，前回の定Q変換 (CQT: Constant-Q Transform) の 解説 の内容をPythonで実装する方法を解説します． Pythonの実装ですが，C++やJavascriptなど，様々な言語で…

はじめに 音信号の時間周波数分析にはFFT (高速フーリエ変換) ／STFT（短時間フーリエ変換）がよく使われます． しかし，FFTの性質上，音高に関わる分析をしようとすると実装や分析精度の向上に手間がかかります。 そこで，この記事では音楽信号の分析によく…

FFTを使う時，なるべく高速に計算するためにフレームサイズを2の累乗に設定するのが一般的ですが、入力する信号の長さが2の累乗でない時があります。 そういう時は，フレームサイズが２の累乗になるように、ゼロパディング or カットします。 その際には、信…

7万枚の手書き数字の画像＋ラベルのデータセットである MNIST は，今では機械学習・深層学習のHello Worldとして非常に多くの人に利用されていて有名です． MNISTの1つのデータは 白黒画像・28x28ピクセル，全体でも7万件なので大規模データですがデータセッ…

データをクラスタリングするアルゴリズムの代表的な手法の一つとして，K-means (k平均法)が知られています. シンプルな動作原理でクラスタリングできるので取っつきやすく，また，新たな仮定や制約を追加することで様々な派生アルゴリズムが提案されてきまし…

PyQtGraphの複数の線グラフプロットを利用して，12音平均律で音高ごとに色を変えてライブプロットしたら綺麗＆役立つかなと思い作ってみました． もう少しブラッシュアップしようと思ったのですが，後述の理由でお蔵入りになったので，供養としてソースコー…

音楽再生ソフトやプラグインでよく見かける，スペクトログラムのリアルタイムプロット． どの周波数帯域で音が鳴っているのかをリアルタイムで可視化できるので非常に便利です． Pythonでスペクトログラムのリアルタイムプロットをやろうとすると，やはりリ…

PyQtGraph example Python をver. 3.8にアップデートして PyQtGraphをインストール後，PyQtGraphを使ったスクリプトを実行した際に以下の2つのエラーが発生しました． ImportError: cannot import name 'sip' from 'PyQt5' Exception: pyqtgraph requires Qt…

PyAudio Pythonのバージョンを3.5からアップデートしたところ，PyAudioのインストールに失敗しました． 調べてみると，PyPIのPyAudio wheel は Python 2.7, 3.4, 3.5, 3.6 以外には非対応となっています． pip will fetch and install PyAudio wheels (prepa…