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

定Q変換のリアルタイム向けPython実装の解説(音高・コード・メロディの分析向け)

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…

定Q変換 (CQT: Constant-Q Transform) の 解説(音高・コード・メロディの分析向け)

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…

Python:信号長に近い2の累乗(2**n)のFFTフレームサイズを求める

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…

チェンバロ(ハープシコード)音源 Italian Harpsichord Bundle (REALSAMPLES) のインストール・導入方法

AudioPlugin Deals Audio Plugin DealsでREALSAMPLES社の3種類のチェンバロ(ハープシコード)音源 Italian Harpsichord Bundle がセールで$39.95でした. 値段も魅力的ですが,何よりデモ音源が好みのチェンバロの音色だったので購入しました. せっかくな…

音声・オーディオ版MNIST "FSDD (Free Spoken Digit Dataset)" の紹介と,メルスペクトログラム算出

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…

球面 (Spherical) K-means のクラスタリングのデモと実装例(Python,PyQtGraph)

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…

Pythonで12音平均律の各音高をカラフルにライブプロット

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…

日本学生支援機構 貸与型奨学金の繰上返還による機関保証料の返金額について

私は大学・大学院時代に,日本学生支援機構の​貸与型奨学金(第1種 x 2と第2種)を機関保証で利用していました. 返済金額がそれなりに大きいので,少しでも返済負担を減らすべく,社会人になってから第1種と第2種をそれぞれ繰上返還することで,機関保証料…

Python:PyQtGraphでメルスペクトログラムをリアルタイム描画

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 エラー対処(ImportError: cannot import name 'sip', Exception: pyqtgraph requires Qt version >= 5.12)

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…

Windows+Python 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 でのPyAudioのインストール方法・エラー対処

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…

Python:音の広がりや位相を見るフェーズスコープをPyQtGraphとPyAudioで実装

Pythonにおけるリアルタイム音楽信号処理アプリのデモ/教材として,音の広がりや位相を見るフェーズスコープをPyQtGraphとPyAudioで実装してみました. 起動すると,PC上で音楽を再生しながらフェーズスコープを描画することができます. 全ソースコードは…

matplotlib の散布図の色・アルファ値(透明度)を滑らかにグラデーションさせる(cmap利用)

データの分析や可視化で散布図を使う時には,プロットしたデータの座標や,そのデータが示すラベルや値に応じて色を変えることが多々あります. matplotlibでRGBA値を変える方法は、以下のようになっています。 # 全て同じ色・透明度を設定する場合 plt.scat…

ステレオ楽曲の位相差を確認できるフェーズメーターの作り方(極座標ベース)

前回の記事では,ステレオのL, R チャネルの信号を,リサージュ図形の として与えることで音の広がりを可視化しました. www.wizard-notes.com この記事では,直交座標 を極座標(絶対値と偏角) 表記にしたバージョンを紹介します. 参考: Goniometer Algo…

音の広がりや位相差を可視化するリサージュメーター(ゴニオメーター)のPython実装

DTMなどで音の広がり感を可視化するには,リサージュ図形に基づく方法があります. リサージュ リサジュー:Lissajousとは | 偏ったDTM用語辞典 - DTM / MIDI 用語の意味・解説 | g200kg Music & Software 2つの信号を元に作られるリサージュ図形を利用し,2…

Python:SymPyでTeX記法の数式を画像(PNG)として保存する

Pythonを使って TeX の数式を画像として保存する方法がないか調べたところ、SymPy という Welcome to SymPy’s documentation! — SymPy 1.0.1.dev documentation SymPyは数式による処理を行うライブラリであり,独自の記法もありますが TeX 記法を扱うことも…

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…

Python:PyQtGraphで散布図グラフをリアルタイムプロット

matplotlibよりも滑らかなリアルタイムプロットができる PyQtGraph で散布図をリアルタイムプロットしてみました。 PyQtGraphで散布図リアルタイムプロット、1000点でも60fps程度で動いてくれたので良き pic.twitter.com/R6ntYYMIQF— Kurene (@_kurene) 2021…

PyQtGraph:プロットの基礎と、GraphicsWindowをGraphicsLayoutWidget に置き換える際の注意点

PyQtGraph の公式実装例*1やWeb上にあるソースコードを見ると、例えば PyQtGraph でのリアルタイムプロットのコードは以下のように実装されています。 # -*- coding: utf-8 -*- from pyqtgraph.Qt import QtGui, QtCore import numpy as np import pyqtgraph…

Python: PyQtGraphでリアルタイムプロット/アニメーション(サンプルコード・実装デモ付き)

PyQtGraph の導入理由 matplotlib ではダメなのか? PyQtGraph のメリット・デメリット PyQtGraph の導入方法 PyQtGraphのエラー対処 リアルタイムプロット/アニメーションの実装例 1次元プロット(折れ線グラフ) 複数の折れ線・カーブプロット 2D散布図プ…

PyQtGraph:MKLライブラリに関するエラー対処(mkl_blas_dgem2vu.dll)

Pythonで本格的なリアルタイムプロット向けのライブラリである PyQtGraph 。 このPyQtGraph を導入・サンプル実行する際にエラーが発生したので、その内容と対処方法をメモしたいと思います。 環境 Win10 64-bit Python 3.6.5 conda 4.6.14 導入の流れとエラ…

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…

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…

Silent night (きよしこの夜)アレンジで学ぶジャズギターのコード/コードソロ無料教材の紹介

ジャズギターの教材を探していたら、非常に取っつきやすく、効率的にジャズギターのコード/コードソロを学べる無料教材があったので紹介します。 Silent Night Chord Melody - JamieHolroydGuitar.com - Jamie Holroyd Guitar Silent Night Chord Melody - …

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…

Acousticsamples 4-in-1 Guitar Bundle のインストール方法メモ

まえがき 0. iLokアカウント作成 1. AcousticSamples のアカウント作成 2. オーソライズ 2A 方法1 2A 方法2 3 iLokライセンスマネージャーでのアクティベート 4. 音源ファイルのダウンロード 4A. 方法1 4A. 方法2 まえがき 2021年4月現在、2020年のBlack Fri…

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…