octave/信号処理（エコーノイズの除去）
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#contents
2012/03/18からのアクセス回数 &counter;
** エコーノイズの除去をoctaveにやってみる [#tb637dd3]
Interface 2011/12号のMATLABの特集で紹介されていた信号処理...
octaveのパッケージとして、以下のものが必要です。
- audio
- signal
*** 音声+エコーノイズファイルの読み込みと再生 [#s2bd2658]
&ref(voice_howling.wav); を読み込み、再生してみます。
#pre{{
% WAVファイルをロードして時間軸応答を表示します。
[noised_sig,Fs] = wavread('voice_howling.wav');
sound(noised_sig,Fs);
}}
結構すごいハウリングが聞こえてきます。
*** ノイズの時間軸応答の表示 [#y7c2a6b7]
特集ではMATLABを使っているのですが、octaveに存在しない関...
今回確認できたのは、以下の3つのグラフです。
- 時間応答のプロット
- ピリオドグラム(periodogram)
- スペクトグラム(specgram)
#pre{{
% 時間軸応答の表示
[noised_sig,Fs] = wavread('voice_howling.wav');
t = (0:length(noised_sig)-1)/Fs;
figure
plot(t,noised_sig),grid on
xlim([0 t(end)]),ylim([-1 1])
title('voice+howling noize time domain response'),xlabel(...
}}
&ref(fig1.png);
*** 音声＋ノイズのピリオドグラムとスペクトグラム [#oc442d...
次に音声＋ノイズのピリオドグラムとスペクトグラムを表示し...
#pre{{
% ノイズ信号の周波数応答の表示
figure
subplot(2,1,1)
[s1, f1] = periodogram(noised_sig, hamming(length(noised_...
plot(f1, 20*log10(s1),'m-.'),grid
xlim([0 f1(end)])
title('Periodogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Powe...
subplot(2,1,2)
specgram(noised_sig, 512, Fs, hamming(512), 256)
title('Spectrogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Time...
}}
&ref(fig2.png);
よっと分かりずらいですが、2850Hzと8500Hzにピリオドグラム...
** エコーノイズの除去 [#d1dd7869]
エコーを除去するために、以下の様なBRFフィルタを作成します。
| 応答タイプ | BRF |
| 設計手法 | IIR BRF 縦結合 |
| サンプリング周波数Fs(Hz) | 22050 |
| カット周波数 | 2842.4, 8527.1 |
| 帯域幅(Hz) | 100 |
このフィルターを作るために[[octave/IIRフィルタの伝達関数...
#pre{{
Ft = 22050; % サンプリング周波数(Hz)
T = 1/Ft; % サンプリング周期(sec)
Fn = Ft/2; % ナイキスト周波数(Hz)
Fs1 = 2792.4; Ws1 = 2*pi*Fs1;
Fs2 = 2892.4; Ws2 = 2*pi*Fs2;
Fs3 = 8477.1; Ws3 = 2*pi*Fs3;
Fs4 = 8577.1; Ws4 = 2*pi*Fs4;
% プリワーピイング
Ws1p = 2/T*tan(Ws1*T/2);
Ws2p = 2/T*tan(Ws2*T/2);
Ws3p = 2/T*tan(Ws3*T/2);
Ws4p = 2/T*tan(Ws4*T/2);
% ５次のアナログ基準LPFを作成する
n = 5;
[z, p, g] = butter(n,1,'s');
% 基準LPFからバンドパスフィルタへの変換
[Z, P, G] = sftrans(z,p,g,[Ws1p Ws2p],true);
sys1 = zp2sys(Z, P, G, T);
[Z, P, G] = sftrans(z,p,g,[Ws3p Ws4p],true);
sys2 = zp2sys(Z, P, G, T);
[b, a] = sys2tf(sysmult(sys1, sys2));
[Zb, Za] = bilinear(b, a, 1/Ft);
MyFreqz(Zb, Za, Ft); % プロット
}}
フィルタの周波数特性は以下の様になります。
&ref(fig3.png);
最後に、音声+ノイズのデータにフィルタを掛けてエコーノイズ...
#pre{{
%% エコーノイズの除去
denoise_sig = filter(Zb, Za, noised_sig);
figure
subplot(2,1,1)
[s1, f1] = periodogram(denoise_sig, hamming(length(noised...
plot(f1, 20*log10(s1),'m-.'),grid
xlim([0 f1(end)])
title('Periodogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Powe...
subplot(2,1,2)
specgram(denoise_sig, 512, Fs, hamming(512), 256)
title('Spectrogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Time...
}}
&ref(fig4.png);
濃い赤の帯が細く、少し薄くなっています。
再生してみると、完全にノイズが除去されたわけではありませ...
#pre{{
% 再生と結果の保存
sound(denoise_sig, Fs);
wavwrite(denoise_sig, Fs, 'denoised.wav');
}}
エコーノイズを除去した結果：&ref(denoised.wav);
** コメント [#y184975c]
#vote(おもしろかった[29],そうでもない[1],わかりずらい[2])
皆様のご意見、ご希望をお待ちしております。
- いくつかの図が抜けていました。申し訳ありません。 -- [[...
#comment_kcaptcha
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2012/03/18からのアクセス回数 &counter;
** エコーノイズの除去をoctaveにやってみる [#tb637dd3]
Interface 2011/12号のMATLABの特集で紹介されていた信号処理...
octaveのパッケージとして、以下のものが必要です。
- audio
- signal
*** 音声+エコーノイズファイルの読み込みと再生 [#s2bd2658]
&ref(voice_howling.wav); を読み込み、再生してみます。
#pre{{
% WAVファイルをロードして時間軸応答を表示します。
[noised_sig,Fs] = wavread('voice_howling.wav');
sound(noised_sig,Fs);
}}
結構すごいハウリングが聞こえてきます。
*** ノイズの時間軸応答の表示 [#y7c2a6b7]
特集ではMATLABを使っているのですが、octaveに存在しない関...
今回確認できたのは、以下の3つのグラフです。
- 時間応答のプロット
- ピリオドグラム(periodogram)
- スペクトグラム(specgram)
#pre{{
% 時間軸応答の表示
[noised_sig,Fs] = wavread('voice_howling.wav');
t = (0:length(noised_sig)-1)/Fs;
figure
plot(t,noised_sig),grid on
xlim([0 t(end)]),ylim([-1 1])
title('voice+howling noize time domain response'),xlabel(...
}}
&ref(fig1.png);
*** 音声＋ノイズのピリオドグラムとスペクトグラム [#oc442d...
次に音声＋ノイズのピリオドグラムとスペクトグラムを表示し...
#pre{{
% ノイズ信号の周波数応答の表示
figure
subplot(2,1,1)
[s1, f1] = periodogram(noised_sig, hamming(length(noised_...
plot(f1, 20*log10(s1),'m-.'),grid
xlim([0 f1(end)])
title('Periodogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Powe...
subplot(2,1,2)
specgram(noised_sig, 512, Fs, hamming(512), 256)
title('Spectrogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Time...
}}
&ref(fig2.png);
よっと分かりずらいですが、2850Hzと8500Hzにピリオドグラム...
** エコーノイズの除去 [#d1dd7869]
エコーを除去するために、以下の様なBRFフィルタを作成します。
| 応答タイプ | BRF |
| 設計手法 | IIR BRF 縦結合 |
| サンプリング周波数Fs(Hz) | 22050 |
| カット周波数 | 2842.4, 8527.1 |
| 帯域幅(Hz) | 100 |
このフィルターを作るために[[octave/IIRフィルタの伝達関数...
#pre{{
Ft = 22050; % サンプリング周波数(Hz)
T = 1/Ft; % サンプリング周期(sec)
Fn = Ft/2; % ナイキスト周波数(Hz)
Fs1 = 2792.4; Ws1 = 2*pi*Fs1;
Fs2 = 2892.4; Ws2 = 2*pi*Fs2;
Fs3 = 8477.1; Ws3 = 2*pi*Fs3;
Fs4 = 8577.1; Ws4 = 2*pi*Fs4;
% プリワーピイング
Ws1p = 2/T*tan(Ws1*T/2);
Ws2p = 2/T*tan(Ws2*T/2);
Ws3p = 2/T*tan(Ws3*T/2);
Ws4p = 2/T*tan(Ws4*T/2);
% ５次のアナログ基準LPFを作成する
n = 5;
[z, p, g] = butter(n,1,'s');
% 基準LPFからバンドパスフィルタへの変換
[Z, P, G] = sftrans(z,p,g,[Ws1p Ws2p],true);
sys1 = zp2sys(Z, P, G, T);
[Z, P, G] = sftrans(z,p,g,[Ws3p Ws4p],true);
sys2 = zp2sys(Z, P, G, T);
[b, a] = sys2tf(sysmult(sys1, sys2));
[Zb, Za] = bilinear(b, a, 1/Ft);
MyFreqz(Zb, Za, Ft); % プロット
}}
フィルタの周波数特性は以下の様になります。
&ref(fig3.png);
最後に、音声+ノイズのデータにフィルタを掛けてエコーノイズ...
#pre{{
%% エコーノイズの除去
denoise_sig = filter(Zb, Za, noised_sig);
figure
subplot(2,1,1)
[s1, f1] = periodogram(denoise_sig, hamming(length(noised...
plot(f1, 20*log10(s1),'m-.'),grid
xlim([0 f1(end)])
title('Periodogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Powe...
subplot(2,1,2)
specgram(denoise_sig, 512, Fs, hamming(512), 256)
title('Spectrogram'),xlabel('Frequency(Hz)'),ylabel('Time...
}}
&ref(fig4.png);
濃い赤の帯が細く、少し薄くなっています。
再生してみると、完全にノイズが除去されたわけではありませ...
#pre{{
% 再生と結果の保存
sound(denoise_sig, Fs);
wavwrite(denoise_sig, Fs, 'denoised.wav');
}}
エコーノイズを除去した結果：&ref(denoised.wav);
** コメント [#y184975c]
#vote(おもしろかった[29],そうでもない[1],わかりずらい[2])
皆様のご意見、ご希望をお待ちしております。
- いくつかの図が抜けていました。申し訳ありません。 -- [[...
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