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音声処理・同演習 第二回：音声信号の周波数特性とフーリエ変換①

音声処理・同演習 第二回：音声信号の周波数特性とフーリエ変換①. 東海大学 情報通信学部 情報メディア学科 濱本和彦. 本日の内容. 音を聞いてみよう 音を見てみよう 音と周期，高さの関係 音を作ってみよう. まずは音を聞いてみましょう. 本日の zip ファイルをダウンロードして解凍して下さい。 その中の以下の音声ファイルを再生して音を確認して下さい。 g uitar_A4.wav recorder_A4.wav. 次に，音を見てみましょう。. 「 spwave-0.6.8 」フォルダ内にある「 spwave.exe 」を実行して下さい。

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音声処理・同演習 第二回：音声信号の周波数特性とフーリエ変換①

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Presentation Transcript

  1. 音声処理・同演習第二回：音声信号の周波数特性とフーリエ変換①音声処理・同演習第二回：音声信号の周波数特性とフーリエ変換① 東海大学 情報通信学部 情報メディア学科 濱本和彦

  2. 本日の内容 • 音を聞いてみよう • 音を見てみよう • 音と周期，高さの関係 • 音を作ってみよう

  3. まずは音を聞いてみましょう • 本日のzipファイルをダウンロードして解凍して下さい。 • その中の以下の音声ファイルを再生して音を確認して下さい。 • guitar_A4.wav • recorder_A4.wav

  4. 次に，音を見てみましょう。 • 「spwave-0.6.8」フォルダ内にある「spwave.exe」を実行して下さい。 • guitar_A4.wavを開いてみて下さい。 黒く塗りつぶされてしまって よく分かりません。。

  5. 「音」と「周期」の関係① 表示する信号の部位を移動します。 表示する信号の長さを縮小して。。 適切な条件を選択すると音の波形を見ることが出来ます 時間軸の表示は「ポイント」にしておきましょう。

  6. 「音」と「周期」の関係② • guitar_A4.wavとrecorder_A4.wavの波形を比較して下さい。 • guitar_A4.wavとguitar_A5.wavの音を聞き比べ，その波形を比較して下さい。 • 波形のpeak to peakのポイント数を比較して下さい。 • recorder_A4.wavとrecorder_A5.wavについても同様の比較をして下さい。

  7. 「音」と「周期」の関係③ guitar_A4.wav guitar_A5.wav 9ポイント 18ポイント recorder_A4.wav recorder_A5.wav 9ポイント 18ポイント

  8. 「音」と「周期」の関係④ • guitarとrecorderの比較 • 「振幅」より • guitarの音は，弦をはじいた直後が最も大きく，その後減衰する • recorderの音は，息を吹き込み続ける限り持続的に鳴り続ける • 「波形」より • guitarはrecorderよりも「尖った」波形であり「堅い」印象の音

  9. 「音」と「周期」の関係⑤ • A4とA5の比較 • 「周期」より • A5の方がA4より周期が短く，高い音となる • 「音の高さ」は，「波形の周期（単位：時間）」の逆数で定義される「基本周波数」で表される

  10. 「音」と「周期」の関係⑥ • 音の高さを計算してみよう！ • A4の場合 • 周期：18ポイント＝18[sample/cycle] • 標本化周波数：8[kHz]＝1/8[msec/sample] • 18[sample/cycle]×1/8[msec/sample]=2.25[msec/cycle] • 2.25[msec/cycle]＝1/2.25[kHz]＝0.444[kHz]＝444[Hz]

  11. 「音」と「周期」の関係⑦ • 音の高さを計算してみよう！ • A5の場合 • 周期：9ポイント＝9[sample/cycle] • 標本化周波数：8[kHz]＝1/8[msec/sample] • 9[sample/cycle]×1/8[msec/sample]=1.125[msec/cycle] • 1.125[msec/cycle]＝1/1.125[kHz]＝0.888[kHz]＝888[Hz] 周波数が２倍 音の高さが２倍 音程が１オクターブ高い

  12. 「音」と「周期」の関係⑧ • ここまでのまとめ • 「振幅」は音の大きさを決定する • 「基本周波数」は「音の高さ（音程）」を決定する 基本となる音は「基本周波数のsin波形」で表現される A A ・・ ・・ ・・ ・・ n t

  13. 音を作ってみよう① • ex2_1.cで，sin波の音色を確認しましょう。 • 注意点 • math.hをincludeする前に，以下の文を挿入して下さい。#define _USE_MATH_DEFINES • 基本周波数を変更して音色の違いを確認しましょう。

  14. 音を作ってみよう② • あらゆる周期的な波形は，周波数が整数倍の関係にあるsin波の重ね合わせで合成できる • 最も低い周波数＝基本周波数＝「基本音」 • 基本周波数の整数倍の周波数＝「倍音」 • ex2_1.cを変更して，基本音に2倍音を加えた音を作り，その波形と音色を確認して下さい。ただし，2倍音の振幅は基本音の1/2として下さい。

  15. 音を作ってみよう③ • 5倍音まで加えてみましょう。 基本音：２５０Ｈｚ 三角形の形に近くなります ２倍音：５００Ｈｚ

  16. 音を作ってみよう④ • 5倍音まで加えた音の波形です

  17. 音を作ってみよう⑤ • ex2_2.cは，15倍音まで加えるプログラムです。 • これを実行して，波形と音色を確認して下さい。

  18. 音を作ってみよう⑥ • 「ノコギリ波」と呼びます • 基本周波数は同じなので，音の高さは基本波と変わりません • 音色は倍音のために歪んだ音に変わります

  19. 音を作ってみよう⑦ • 奇数倍の倍音のみ重ねていくと「矩形波」となります。 • ex2_3.cは15倍音までの矩形波を生成します。これを用いて，3倍音，5倍音，15倍音までの信号を生成し，その波形と音色を確認して下さい。

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