SPTKの使い方 (1) インストール・波形描画・音声再生 - 人工知能に関する断創録
SPTK（Signal Processing Toolkit）という音声信号処理のツールの使い方を紹介していきます。 SPTKには、音声を分析するための豊富なコマンドが約120個も提供されています。今までPythonで窓関数、FFT、MFCC、LPCなどを苦労して実装してきました（Pythonで音声信号処理）が、これらの代表的な音声処理は、SPTKで提供されているコマンドを組み合わせるだけで簡単に実行できます。 SPTKには、分厚いマニュアルと豊富なサンプル集がついているのでそれをベースに少しずつ使い方を整理していきたいと思います。今後の音声プロジェクトでも使用していく予定です。 インストール 主にLinuxマシンが対象のツールなのでソースからのコンパイルが必要。WindowsならCygwinやMinGWが必要でした。SPTK-3.5.tar.gzをダウンロードして tar xvzf SP
ケプストラム分析 - 人工知能に関する断創録
Pythonで音声信号処理（2011/05/14）の第18回目。 今回は、音声の特徴量としてよく使われるMFCC（Mel-Frequency Cepstrum Coefficients: メル周波数ケプストラム係数）抽出に向けた第一歩としてケプストラム分析を試しました。Wikipediaでケプストラムの定義を見てみると。 ケプストラムは1963年、Bogertらの論文で定義された。ケプストラムの定義は以下の通り。 口語的定義: （信号の）ケプストラムとは、（信号の）フーリエ変換の対数（位相アンラッピングを施したもの）をフーリエ変換したものである。スペクトルのスペクトルとも呼ばれる。 数学的定義: 信号のケプストラムは FT(log(|FT(信号)|)+j2πm) である。ここで m は、複素対数関数の虚数成分または角度の位相アンラッピングを正しく行うのに必要とされる整数である。 アルゴリズ
SciPyでベクトル量子化 - 人工知能に関する断創録
ベクトル量子化（Vector Quantization: VQ）とは、ベクトルで表されたデータ集合を有限個の代表的なパターン（セントロイド）に置き換える処理のことです。代表パターン（セントロイド）のリストはコードブック（code book）と呼ばれます。また、クラスタの番号をコードと呼びます。各ベクトルデータは、距離が一番近いコードに置き換えられます。大量のデータを少ない代表パターンで置き換えることができるためデータの圧縮に使えます。ただし、コードブックから元のデータは復元できないため非可逆圧縮になります。 コードブックを学習するためのアルゴリズムの代表例がk-meansクラスタリングです。ベクトルデータをクラスタリングして、各データをそのデータが属するクラスタのセントロイドに置き換えることでベクトル量子化が実現できます。 ベクトル量子化の応用 ベクトル量子化の応用例の一つに、前に取り上げ
メル周波数ケプストラム係数（MFCC） - 人工知能に関する断創録
Pythonで音声信号処理（2011/05/14）の第19回目。 今回は、音声認識の特徴量としてよく見かけるメル周波数ケプストラム係数（Mel-Frequency Cepstrum Coefficients）を求めてみました。いわゆるMFCCです。 MFCCはケプストラム（2012/2/11）と同じく声道特性を表す特徴量です。ケプストラムとMFCCの違いはMFCCが人間の音声知覚の特徴を考慮していることです。メルという言葉がそれを表しています。 MFCCの抽出手順をまとめると プリエンファシスフィルタで波形の高域成分を強調する 窓関数をかけた後にFFTして振幅スペクトルを求める 振幅スペクトルにメルフィルタバンクをかけて圧縮する 上記の圧縮した数値列を信号とみなして離散コサイン変換する 得られたケプストラムの低次成分がMFCC となります。私が参考にしたコードは振幅スペクトルを使ってたけど
類似楽曲検索システムを作ろう - 人工知能に関する断創録
もう1年以上かけて音声信号処理の勉強をしてきました（Pythonで音声信号処理）。ここらで具体的なアプリケーションとして類似楽曲検索の実験をしてみたのでレポートをまとめておきます。言語はPythonです。 前に 類似画像検索システムを作ろう（2009/10/3） Visual Wordsを用いた類似画像検索（2010/2/27） という画像の類似検索に関するエントリを書きましたが、今回は画像ではなく音楽を対象に類似検索をやってみたいと思います！ 今回作る類似楽曲検索システムは、従来からよくあるアーティスト名や曲名などテキストで検索するシステムや購買履歴をもとにオススメする協調フィルタリングベースのシステムとは異なります。WAVEファイルやMP3ファイルなどの音楽波形そのものを入力とするのが特徴です。たとえば、「具体的なアーティストや曲名は知らないけれど、この曲とメロディや雰囲気が似た曲がほ
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