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音声特徴比較システムの開発

音声特徴比較システムの開発. 動機. ・音楽を利用した音声処理に興味を持った ・フーリエ変換を利用した研究を行ってみたかった. 動作環境 及び 開発環境. ・ GCC Verson 5.1.6 ・ Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition. ・ Windows (Win32 API を使用するため ). 概要. どれだけ合ってる !?. 声元 ス曲ペの ク　 ト ル. 声マ スイ ペク ク入 ト力 ルの. システムの流れ. ボーカルキャンセリング. 再生. 録音. フィルタリング. FFT.

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音声特徴比較システムの開発

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  1. 音声特徴比較システムの開発

  2. 動機 ・音楽を利用した音声処理に興味を持った ・フーリエ変換を利用した研究を行ってみたかった

  3. 動作環境 及び 開発環境 ・GCC Verson 5.1.6 ・Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition ・Windows (Win32 APIを使用するため)

  4. 概要 どれだけ合ってる!? 声元 ス曲ペの ク　 ト ル 声マ スイ ペク ク入 ト力 ルの

  5. システムの流れ • ボーカルキャンセリング • 再生 • 録音 • フィルタリング • FFT • 比較

  6. 進行状況 ○…完成済み △…完成しているが 　　　　　　　　改善の余地有 　　　　　　　　　無印…作成中

  7. ボーカルキャンセリング ※この図はイメージです

  8. 再生 及び 録音 伴奏データ 再生 ＋ マイク入力 録音

  9. フーリエ級数 大前提は周期関数である波形を扱うこと フーリエ級数とは 全てsinとcosの足し合わせで表すことができる! これを応用すると・・・

  10. フーリエ変換 グラフ ：　波形　　　　　　周波数分布 　　　　　　　　　　　 　⇒ 横軸 ：　　　　　　 　　 波形グラフを，周波数グラフを 　とすると

  11. スペクトル 波形 スペクトル 振幅比 振幅 → 時間[s] 周波数[Hz] 周波数⇒波の特徴を表す成分値 ・・・　波形を周波数グラフに変換することで 周波数成分ごとに分けられ，解析可能となる！

  12. フーリエ変換 グラフ ：　波形　　　　　　周波数分布 　　　　　　　　　　　 　⇒ 横軸 ：　　　　　　 　　 波形グラフを，周波数グラフを 　とすると

  13. DFT（離散フーリエ変換） 離散フーリエ変換（DiscreteFourier Transform）の略 フーリエ変換 ⇓ 離散フーリエ変換 τはサンプリング間隔　Ｎはデータ点数 デジタル化 f(kτ) τ

  14. DFT→FFT ○DFTの欠点……計算処理量が膨大 ⇑ 　　　　　　　　　　公式を見てみると 　　　扱う関数が周期関数なので総あたりだと 　　　周期特性上計算の重複がさけられない… そこで・・・FFT

  15. FFT(高速フーリエ変換) 高速フーリエ変換（FastFourier Transform）の略 …バタフライ演算の駆使により演算効率を上げたDFT ⇓ 　　例えば・・・ Ｗ８０＝-Ｗ８４ Ｗ８１＝-Ｗ８５ Ｗ８２＝-Ｗ８６ Ｗ８３＝-Ｗ８７ この場合8つの計算を4つに減らすことができる！

  16. 音声比較アルゴリズムについて

  17. ボーカルスペクトルの抽出 ※この図はイメージです

  18. パレート(ABC)分析

  19. 比較 声元 ス曲ペの ク　 ト ル 声マ スイ ペク ク入 ト力 ルの

  20. 問題点 全データでのFFT処理による計算量が増加してしまう そこで…

  21. 対策案 • 原曲 • 録音 • カラオケ化 フィルタにかける • 　計算量の削減!!

  22. 今後の予定 • 録音プログラムの作成比較プログラムの作成 • プログラムの結合 • データ収集 • データの統計処理

  23. 展望 • リアルタイム処理 • リアルタイム処理のタイムラグ削減 • GUIへの移植

  24. 参考文献 ・WAVプログラミングC言語で学ぶ音響効果 北山洋幸，カットシステム， (2008年) ・C言語で始める音のプログラミング 青木直史，オーム社，(2008年) ・Windowsサウンドプログラミング 田辺義和，翔泳社，(2001年) ・百科事典マイペディア【音程】 平凡社，(2007年)

  25. ご清聴ありがとうございました

  26. 質疑応答のじかん VFCS Project Wiki http://www29.atwiki.jp/vfcs/

  27. ここから先は予備

  28. 窓関数 　非周期関数を疑似的に周期的にする関数 　　　　　　　　　　　　　　⇓ 　　　　　　一般の波形に掛け合わせる ※関数値は0～1で構成されていて元の関数の 　　外形にはほとんど影響を及ぼさない。　　　　　　　　　　

  29. オイラーの公式 自然対数eを利用してcosとsinの和を簡略化 　　　　　　　　　　⇓ 但し　θは角度、iは虚数単位 周期関数は実数表示よりも複素数表示の方が相性がいいので この公式はa+ibの複素数型になっている

  30. DFTとFFTの計算量比較

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