フリー・ソフト活用 ご購入はこちら Windows/Mac/Linux 対応で I/O もサクッ ! オープンソースのブロック型言語 Pure Data ではじめる サウンド信号処理 第4回 周波数分析を使ったロボット・ボイス作り 窓を掛けることで波形を一定の長さに区切る 周波数分析プログラム 振幅 窓 時間 波形 離散フーリエ変換 （DFT） 逆離散フーリエ変換 （IDFT） 周波数特性 周波数特性から 波形を求める 振幅 波形から 周波数特性 を求める 周波数 図 1 離散フーリエ変換（DFT）による周波数分析…窓関数で波形 を一定の長さに区切るのが基本 前回（第 3回，2016 年 2 月号）は Pure Dataを使って データ・ファイルの保存方法と再生方法を説明しました． サウンド・プログラミングでは波形を観察するだけ でなく，周波数特性を観察することも重要なポイント になります． 今回は Pure Data を使って周波数特性を観察する方 法について説明した後，応用例の一つとしてロボッ ト・ボイス「ボコーダ」のプログラムを紹介します． サイン波の 周波数 窓のサイズと オーバラップの 設定 窓関数 グラフ表示の ON/OFF （b）波形 周波数 分析部 （図3） つなぎ方に要注意 （コラム１参照） 周波数特性の グラフ表示 windowアレイに窓関数を格納する （a）プログラム （c）周波数特性 図 2 Pure Dataを使うと手軽に周波数分析が行える （メインパッチ） 156 コンピュータを使って波形から周波数特性を割り出 すには，離散フーリエ変換（DFT）を適用することが 一般的です．図 1 に示すように，窓を掛けることで波 形を一定の長さに区切り，この中にある波形の周波数 特性を求めるのが DFT による周波数分析の手順にな ります． 図 2 と図 3 に Pure Data による周波数分析のプログ ラムを示します．メインパッチのアレイは，それぞれ 波形と周波数特性を表示するためのグラフになってい ます．スライダを左右に動かしてサイン波の周波数を 変化させると，音の高さが変化するとともに，波形と 周波数特性のグラフも変化します．このように Pure Data は，いくつかのブロックを組み合わせるだけで 音を可視化するプログラムを手軽に作れます． このプログラムは，スライダの値の範囲を 20 〜 20000 に設定しています．イグノーベル賞で有名に なったモスキート音は，加齢によって次第に高い周波 数の音が聞こえなくなるという人間の聴覚の特徴を逆 手にとったものですが，このプログラムを使って，自 分の耳がどのくらい高い音まで聞こえているのか チェックしてみることも面白いかもしれません． 音データ スライダの値の範囲は 20∼20000に設定 波形の グラフ 表示 青木 直史，藍 圭介 図 3 DFT による周波数分析のプログラム（サブパッチ [pd analysis]） 第 1 回 正弦波 / ノコギリ波 / 矩形波…まずは基本音を鳴らす（2015 年 12 月号） 第 2 回 サウンド処理の基本満載! レガシ・ピコピコ音 BGM（2016 年 1 月号） 第 3 回 リアルタイム音声処理の準備…データ・ファイルの保存 & 再生（2016 年 2 月号） 2016 年 3 月号
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