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

Python

matplotlib: 折れ線グラフで複数の配列・ラベル・カラーなどの属性をまとめてセットする

折れ線グラフで複数の配列・ラベル・カラーなどの属性をまとめてセットする場合、単純な方法としては以下のように一つの信号 (y_arr) ずつplt.plot()するコードが考えられます。 length = 100 x = np.arange(0, length) y = np.array([ np.random.normal(0, …

matplotlibを使ってリアルタイムで折れ線グラフをプロット

音響信号ソフトウェアでは、録音している音信号の大きさやピッチ(基本周波数)といった情報をリアルタイムで表示したいことが多々あります。 ところで、Pythonではグラフを表示するようなGUIのライブラリの選択肢はあまり多くありません。 そこで、今回はグ…

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…

Python: PyInstaller + Eel + Numpy でGUIアプリの実行ファイルを作成

はじめに 実装 Python HTML / Javascript PyInstaller による実行ファイル作成 ファイルサイズについて python -m eel --onefile --noconsole はじめに smoothiecharts.jsよき…なおpyinstallerは仮想環境切らないと実行ファイル化できなかった pic.twitter.c…

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…

PyQt: QScrollAreaを使ってスクロールバーを追加する

PyQt でスクロールバーを追加する方法としては、QScrollAreaがあります。 QScrollAreaの利用シーンとしては、以下の2パターンに分けることができます。 QWidget/QMainWindow 上の特定の領域でスクロールしたい QWidgetを継承・カスタマイズしたオブジェクト…

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…

PyQt: シグナル/スロットを使ってスレッド中・終了時にウィジェットを描画

別スレッドで走っている計算処理の終了後、計算終了を通知するメッセージボックスを表示する 別スレッドでオーディオファイルを再生し、再生終了時にQWidgetを操作する というような、サブスレッド終了後にウィジェットを非同期的に操作する処理を書いてみま…

PyQt: 複数のQPushButtonに単一スロット(値の受け取り関数)を割り当てる

PyQt で複数のQPushButton Widget を使う場合、愚直に書くと以下のようになります。 class MainWindow(QWidget): def __init__(self, n_buttons): super().__init__() layout = QVBoxLayout() self.setLayout(layout) button = QPushButton(f"Button 0") but…

PyQt: setStyleでWidgetのデザインを変更する

PyQt ではapp.setStyle(style_str)によってWidgetのデザインを変更することができます。 デフォルトスタイルはstyle_str="Fusion"ですが、環境によって"Windows"や"QtCurve"などを使うことができます。 この記事では、Win10で利用可能なPyQtのスタイルを確認…

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 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…

Pythonとresample_polyでオーバーサンプリング

scipy.signal.resample_polyを使ってオーバーサンプリングを実装してみました。 resample_polyのデフォルトの設定では、パラメタβ=5.0のカイザー窓によるFIRローパスフィルタが使われています。 注意すべき箇所として、フィルタ長はresample_polyの引数では…

PythonのMDCT(修正離散コサイン変換)ライブラリ: mdct

MP3などで使われている周波数変換方法であるMDCT (Modified Discrete Cosine Transform)。 現状、Scipy等の準標準的なライブラリに関数はありませんが、以下のライブラリがありました。 GitHub - nils-werner/mdct: A fast MDCT implementation using SciPy …

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とMoSQIToで学ぶ、ラウドネス (sone) の算出および実装方法 (Zwicker method)

※ITU-R BS, 1770によるラウドネスレベルの算出は以下の記事をご覧ください。 www.wizard-notes.com はじめに ラウドネスの算出・実装方法の勉強のため、心理音響評価モジュール/開発フレームMoSQIToの非定常信号向けラウドネス(時変ラウドネス)算出モジュ…

Pythonの心理音響評価モジュール"MoSQITo"でオーディオデータからラウドネスを算出

前回の記事で紹介したPythonの心理音響評価モジュールMoSQIToでラウドネスを算出してみました。 基本的に以下のドキュメント・ソースコードを参考にしています。 MoSQITo/tuto3_Loudness-zwicker-time-varying.ipynb at master · Eomys/MoSQITo · GitHub ソ…

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…

Kerasでカスタムレイヤーを含むモデルをsave/load_modelする

Kerasでカスタムレイヤーを含むモデルを保存/読み込むヒントとなる情報があったので試してみました。 まず、以下の日本語のドキュメントの方法のコードでは、Custom layerを含むモデルのsave/loadはできませんでした。 オリジナルのKerasレイヤーを作成する…

pyloudnormで学ぶ平均ラウドネス値 (LKFS/LUFS) の算出・実装方法

※ISO 532 (Zwicker method) による推定ラウドネスおよびラウドネスレベルの算出は以下の記事をご覧ください。 www.wizard-notes.com 先日、下記の記事で統合ラウドネス値(Integrated loudness) LKFS/LUFS のPython実装 pyloudnorm をご紹介しました。 pylo…

双2次フィルタのPythonライブラリ"PyQuadFilter"を作ってみました

K-weighting filter の実装の記事 を書いている時に、Python向けの双2次フィルタのライブラリがあったらいいなーと思ったので、年末年始の自由研究開発として作ってみました。 プロトタイプ版ですが、とりあえず公開します。 githubにあまり慣れていなかった…

numpy.errstateで対数をとった時のwarningを無視する

音信号処理のプログラムを書いていると、 import numpy as np y_array = np.log10(x_array) のように対数をとることがよくあります。 ここで、x_array には 0 が含まれていることが多々あり、その場合には RuntimeWarning: divide by zero encountered in lo…

pyloudnormで平均ラウドネス値 (LUFS) 算出/ラウドネス正規化

Pythonで平均ラウドネス値 (LUFS) を算出したりラウドネス正規化をすることができるモジュール pyloudnorm を試してみました。 https://github.com/csteinmetz1/pyloudnorm オフラインでの分析/加工を想定したような設計となっており、ラウドネスメータープ…

様々なサンプリング周波数に対応した K-weighting フィルタの設計

2021/1/3: alphaの算出方法がsin(w0)/Qとなっていたため、sin(w0)/(2Q)に修正 導入 ラウドネスメーターで使われるLKFSやLUFSの算出における信号処理の流れは、以下のブロック図のように、 K周波数重み付け(K-weighting) 各チャネルでエネルギーを計算し集…