dentoo lt 4 - octave の旋律 -

Octave の旋律 - Dentoo-LT #4 -

Tomohiro Minagawa

( @fusha_san )

2013/7/7 Octave の旋律 1

DentooLT #4

>> あなたは誰？


Tomohiro Minagawa

twitter : @fusha_san

cluster : UEC / I / M2

研究：信号処理に関する何か趣味 : パソコン，写真，クルマ，旅行，アニメ，ゲーム，音楽，黒猫氏[1] あといろいろ

[1] 伏見つかさ/かんざきひろ, “俺の妹がこんなに可愛いわけがない”,アスキー・メディアワークス, 2008-2013

DentooLT #4

>> Octave 知ってる？


Octave とは，MATLABと互換性をもったフリーな数値解析ソフトウェア[2]

[2] wikipedia-GNU Octave , http://ja.wikipedia.org/wiki/GNU_Octave , 2013-07-07 [注 1] 発表者の偏見

• GNU GPL で公開されている • クロスプラットフォーム • 対話的な処理 • MATLABのコードがだいたいそれっぽく使える • ほぼ全ての理系学生のパソコンにインストールされている[注1]

Octave な特徴

Octave な由来 (蛇足)

開発者の指導教官の名前[2]．（裏紙にやるような概算とかがむっちゃ速い先生だった．）

DentooLT #4

>> なにするの？


Octave 使って，音楽ファイルをいじくりたい！

• Octave にはwavファイルの入出力関数がある[3]． → つまり音楽ファイルを数値列データとして扱うことが出来る → つまり楽しい！！！✌('ω'✌ )三✌('ω')✌三( ✌'ω')✌

$ octave > [data,fs] = wavread(‘in_filename.wav’); > wavwrite(data,fs,’out_filename.wav’);

[3] Audio Processing – GNU Octave - , http://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Audio-Processing.html, 2013-07-07

data : 時系列データ（ベクトルデータ） fs : サンプリング周波数 (値データ） wavread : ファイル入力関数 wavwrite : ファイル出力関数

注意） • 基本的にOctave では，

データを行列とベクトルで表現 • サンプリング周波数(fs)とは，

1秒間に記録しているデータの個数 • ディジタル信号は，

fs/2 Hz までの周波数を記録可能

DentooLT #4


入力されたデータの構造

モノラル

data 1

1 0.035126

2 0.039307

3 0.042084

4 0.042999

5 0.042633

⋮ ⋮

44100 0.0028381

ステレオ

data 1 2

1 0.035126 0.045126

2 0.039307 0.049307

3 0.042084 0.052084

4 0.042999 0.052999

5 0.042633 0.052633

⋮ ⋮ ⋮

44100 0.0028381 0.0128381

モノラルwavファイルサンプリング周波数：44100 Hz 長さ：1.0 s > data(3,1) ans = 0.042084

ステレオwavファイルサンプリング周波数：44100 Hz 長さ：1.0 s > data(3,2) ans = 0.052084

DentooLT #4

>> どんなことできるの？


音の切り出し程度なら余裕

> [data,fs]=wavread('./infile.wav'); > size(data) ans = 25853 1 > tmp = data(1001:1441,1); > size(tmp) ans = 441 1 > plot(tmp);

注意） • plot 関数

ベクトルデータをplotする関数

[4] ATR_PF00_050_000 – SRV-DB - , http://www.it.ice.uec.ac.jp/SRV-DB/archive/ATR25_PF00/ATR_PF00_050_000.wav, 2013-07-07

DentooLT #4


フェードインアウトしてみる

> tmp = data(1001:1441); > w = hann(128); > w_in = w(1:64); > w_out = w(65:128); > w=vertcat(w_in,ones(441-128,1)... ,w_out); > size(w) ans = 441 1 > fade = tmp .* w;

×

=

注意） • vertcat 関数

行列データを垂直に結合する関数 • ones 関数

与えられたサイズの行列を全て1を埋めた状態で返す関数

• hann 関数余弦関数の曲線を使った窓関数を生成する関数

DentooLT #4


音をつなぎ合わせる（クロスフェード[5]）

> w = hann(256); > w_in = w(1:128); > w_out = w(129:256); > w_f = vertcat(ones(256,1),... w_out,zeros(128,1)); > tmp_f = data(2001:2512) .* w_f; > w_b = vertcat(zeros(256,1),... w_in,ones(128,1)); > tmp_b = ... (-1) * data(2001:2512) .* w_b; > out = tmp_f + tmp_b;

[5]クロスフェード再生とは【crossfading play】 - IT用語辞典 e-Words , http://e-words.jp/w/E382AFE383ADE382B9E38395E382A7E383BCE38389E5868DE7949F.html , 2013-07-07

+ =

DentooLT #4

>> もっとおもしろい話題ないの？


カラオケ音源を作る

ステレオ音源の場合... ボーカルは中央に定位される場合が多いつまり，左右で違う音だけを抜き出せばボーカルを消せる？

> [data,fs] = wavread(‘./stereo.wav’); > bgm =data-circshift(data,[0,1]);

circshift 関数与えられた行列を指定サイズ分回転シフトさせる関数

on vo off vo

"Skyline Mix" by Lasswell http://ccmixter.org/files/lazztunes07/15428 is licensed under a Creative Commons license: http://creativecommons.org/licenses/by-

nc/3.0/

DentooLT #4


音楽のピッチを変更する

テンポを一定にしたまま音のピッチだけを変更する

spline関数で補完 spline関数で間引き

データを補完したり間引いたりする関数を用いて，音楽のピッチを変更する • サンプリング周波数一定にして再生すると...

補完：サンプルが増えた分，周波数が低くなる間引き：サンプルが減った分，周波数が高くなる

• しかし... 補完 : サンプルが増えた分，テンポが遅くなる間引き：サンプルが減った分，テンポが速くなる

例）テープの倍速やスロー

DentooLT #4





テンポを維持する為に... 短い時間区間で音を切り出して，補完後さらに必要なサンプル分を切り出す短い時間区間で音を切り出して，間引後さらに必要なサンプル分を繰り返す

DentooLT #4





normal low "Skyline Mix" by Lasswell http://ccmixter.org/files/lazztunes07/15428 is licensed under a Creative Commons license: http://creativecommons.org/licenses/by-

nc/3.0/

high

DentooLT #4

>> 結局なにが言いたかったの？


音楽は Octave で楽しめる！

つまり楽しい！！！✌('ω'✌ )三✌('ω')✌三( ✌'ω')✌

• 今回は，Octave を用いた波形操作を紹介 • 時間領域の波形処理だけではなく，

周波数領域のスペクトル処理だって簡単に出来る！（イコライザとかが簡単に作れる）

結論：楽しい！！！✌('ω'✌ )三✌('ω')✌三( ✌'ω')✌ Octave Life !!

DentooLT #4

>> ご清聴ありがとうございました


参考文献 [1] 伏見つかさ/かんざきひろ, “俺の妹がこんなに可愛いわけがない”,アスキー・メディアワークス, 2008-2013 [2] wikipedia-GNU Octave , http://ja.wikipedia.org/wiki/GNU_Octave , 2013-07-07 [3] Audio Processing – GNU Octave - , http://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Audio-Processing.html, 2013-07-07 [4] ATR_PF00_050_000 – SRV-DB - , http://www.it.ice.uec.ac.jp/SRV-DB/archive/ATR25_PF00/ATR_PF00_050_000.wav, 2013-07-07 [5]クロスフェード再生とは【crossfading play】 - IT用語辞典 e-Words , http://e-words.jp/w/E382AFE383ADE382B9E38395E382A7E383BCE38389E5868DE7949F.html , 2013-07-07 [6] GNU Octave , http://www.gnu.org/software/octave/, 2013-07-07 [7] wikipedia-窓関数 , http://ja.wikipedia.org/wiki/窓関数 , 2013-07-07 注釈 [注 1] 発表者の偏見利用音源 "Skyline Mix" by Lasswell http://ccmixter.org/files/lazztunes07/15428 is licensed under a Creative Commons license: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/

本日利用したGnu Octaveスクリプト（カラオケ音源生成，ピッチ変換）や関数は， githubにコミットしています．

https://github.com/fusha62/dentooLT-4

http://ja.wikipedia.org/wiki/

http://ja.wikipedia.org/wiki/

dentoo lt 4 - octave の旋律 -

Education