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ゲームボーイで「あ・い・う・え・お」の母音を喋らせる

Posted at

概要

Hiyameshi氏の動画をご覧ください。

Hiyameshi 8BIT MUSIC

 なんと、ゲームボーイが歌っています! 動画の概要欄を確認しますと、この演奏にはゲームボーイの波形メモリを使用していることが明記されています。

 筆者も大変興味を抱きました。そこで、筆者が実験したことを通じ、ゲームボーイの波形メモリを使用して、母音を発声させる方法を説明します。

方法

ゲームボーイエミュレータのインストール

 筆者はゲームボーイを持ってはいますが、Hiyameshi氏のような空のカセットを持っていません。そこで、ゲームボーイのエミュレータを使用することにしました。

Visual Boy Advance - Game Boy Advance (GBA) Emulator

 こちらの、Visual Boy Advanceを採用しました。

 筆者の環境はMacですので、brewでインストールしました。

brew install --cask visualboyadvance-m

LSDjのダウンロード

 Hiyameshi氏の動画で使用されているのは、LSDjというソフトウェアです。Web上で公開されています。

Little Sound Dj

 こちらからダウンロードできます。LSDjをゲームボーイエミュレータ上で起動します。

音声合成の方法

 母音は、特定の周波数と振幅の正弦波を重ね合わせることで、合成することができます。この波形を、ゲームボーイの波形メモリに書き込むことで、ゲームボーイから母音を発声させることができます。

以下が、「あ・い・う・え・お」を合成するための正弦波の振幅と周波数です。

数値は、下記の動画を参考にしました。

声(母音)は三角関数(sin)の足し算で簡単に作れます

「あ」の振幅と周波数

A f
0.07 260
0.09 520
0.08 780
0.19 1040
0.08 1300

「い」の振幅と周波数

A f
0.19 260
0.03 520
0.02 2860
0.01 3120
0.02 3380

「う」の振幅と周波数

A f
0.32 260
0.11 520
0.02 1040
0.02 1300
0.13 1560

「え」の振幅と周波数

A f
0.18 260
0.14 520
0.13 780
0.03 1040
0.03 2860

「お」の振幅と周波数

A f
0.18 260
0.14 520
0.13 780
0.03 1040
0.03 2860

Pythonにて制作した、コマンドラインツール

 音声合成するだけであれば、先に述べたように正弦波を合成するだけで済みます。しかし、今回はLSDjの波形メモリに入力する必要があるため、合成した波形をプロットするツールを制作しました。

以下が、コードです。GitHub上にも公開しています。

GitHub - RitsuMurakami/Wavs2LSDj

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd
import math
import argparse
from PIL import Image

# args
parser = argparse.ArgumentParser(description="Hz to LSDj wave")
parser.add_argument("-f", help="name of csv file")
args = parser.parse_args()

if args.f == None:
    raise ValueError

# read csv file
df = pd.read_csv(args.f)
A = df['A'].values
f = df['f'].values

g = np.zeros((33, 33))

# Synthesise sin waves.
def wave(A, f, rad):
    x = 0
    for i, k in zip(A, f):
        x += i  * np.sin(k * rad)
    return x

# Drop sin waves into the LSDj wave grid.
def Cul(DIVIDER):
    for i in range(33):
        rad = 2 * np.pi * i / DIVIDER
        m = wave(A, f, rad)
        m = round(16 * m) + 16
        #m = math.ceil(16 * m) + 16
        if m > DIVIDER: m = DIVIDER
        g[m][i] = 1

def OutPut(DIVIDER):
    # y
    print(f'----DIVIDER: {DIVIDER} ----')
    for i in range(0, 33):
        p = str(i - 16).zfill(3)
        p += ' '
        # x
        for k in range(0, 32):
            if g[32 - i][k]:
                p += ''
            else:
                p += ''
        print(p)

# Output with several values
for i in range(5, 8):
    g = np.zeros((33, 33))
    Cul(2 ** i)
    OutPut(2 ** i)

使用方法です。

pyton3 Voice.py -f "ファイル名.csv"

結果

「あ」の波形

----DIVIDER: 128 ----
-16                                 
-15                                 
-14                                 
-13                                 
-12                                 
-11                                 
-10                                 
-09                                 
-08                                 
-07                                 
-06                                 
-05                                 
-04                                 
-03                                 
-02                                 
-01                                 
000                                 
001                                 
002                                 
003                                 
004                                 
005                                 
006                                 
007                                 
008                                 
009                                 
010                                 
011                                 
012                                 
013                                 
014                                 
015                                 
016                                

「い」の波形

----DIVIDER: 128 ----
-16                                 
-15                                 
-14                                 
-13                                 
-12                                 
-11                                 
-10                                 
-09                                 
-08                                 
-07                                 
-06                                 
-05                                 
-04                                 
-03                                 
-02                                 
-01                                 
000                                 
001                                 
002                                 
003                                 
004                                 
005                                 
006                                 
007                                 
008                                 
009                                 
010                                 
011                                 
012                                 
013                                 
014                                 
015                                 
016                                

「う」の波形

----DIVIDER: 128 ----
-16                                 
-15                                 
-14                                 
-13                                 
-12                                 
-11                                 
-10                                 
-09                                 
-08                                 
-07                                 
-06                                 
-05                                 
-04                                 
-03                                 
-02                                 
-01                                 
000                                 
001                                 
002                                 
003                                 
004                                 
005                                 
006                                 
007                                 
008                                 
009                                 
010                                 
011                                 
012                                 
013                                 
014                                 
015                                 
016                                

「え」の波形

----DIVIDER: 128 ----
-16                                 
-15                                 
-14                                 
-13                                 
-12                                 
-11                                 
-10                                 
-09                                 
-08                                 
-07                                 
-06                                 
-05                                 
-04                                 
-03                                 
-02                                 
-01                                 
000                                 
001                                 
002                                 
003                                 
004                                 
005                                 
006                                 
007                                 
008                                 
009                                 
010                                 
011                                 
012                                 
013                                 
014                                 
015                                 
016                                

「お」の波形

----DIVIDER: 128 ----
-16                                 
-15                                 
-14                                 
-13                                 
-12                                 
-11                                 
-10                                 
-09                                 
-08                                 
-07                                 
-06                                 
-05                                 
-04                                 
-03                                 
-02                                 
-01                                 
000                                 
001                                 
002                                 
003                                 
004                                 
005                                 
006                                 
007                                 
008                                 
009                                 
010                                 
011                                 
012                                 
013                                 
014                                 
015                                 
016                                

 これらの波形を元に、微調整しながらLSDjに打ち込みました。鳴らすと、確かに「あ・い・う・え・お」に聞こえました。

参考

ソースフィルタモデルで母音を音声合成 - ねっちゅう音響処理工房

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