sin波を重ね合わせてピアノの音を再現する

sin波の重ね合わせ

さまざまな周波数のsin波を重ね合わせることで，好きな音を作ることができます．

sin_sound_synthetic.py

import wave
import numpy as np
from matplotlib import pylab as plt
import struct

a = 1       #振幅
fs = 44100  #サンプリング周波数
f0 = 440    #周波数(ラの音にあたります)
sec = 5     #秒
voice = []

#倍音にあたる部分
a1 = 0.6      #振幅
f01 = 880     #周波数
voice1 = []

a2 = 0.4      #振幅
f02 = 1320    #周波数
voice2 = []

a3 = 0.8      #振幅
f03 = 1760    #周波数
voice3 = []

a4 = 0.6      #振幅
f04 = 2220    #周波数
voice4 = []

a5 = 0.75      #振幅
f05 = 2640    #周波数
voice5 = []


#サイン波を合成
for n in np.arange(fs * sec):
    s = a * np.sin(2.0 * np.pi * f0 * n / fs)  + \
       a1 * np.sin(2.0 * np.pi * f01 * n / fs) + \
       a2 * np.sin(2.0 * np.pi * f02 * n / fs) + \
       a3 * np.sin(2.0 * np.pi * f03 * n / fs) + \
       a4 * np.sin(2.0 * np.pi * f04 * n / fs) + \
       a5 * np.sin(2.0 * np.pi * f05 * n / fs)
    voice.append(s)

#正規化（各要素を最大振幅で割る）
maxvoice = np.max(voice)
maxvoice = np.abs(maxvoice)#絶対値をとる
minvoice = np.min(voice)
maxvoice = np.abs(minvoice)#絶対値をとる

if minvoice < maxvoice:
    voice = voice/maxvoice
else:
    voice = voice/minvoice

#横軸：tは時間方向での離散値です．voiceの長さをサンプルレートで切っているので，サンプル数分の配列になってます．
t = np.arange(0, len(voice))/fs

#サイン波を表示
plt.plot(t,voice)
plt.xlim([0,0.02])#範囲指定0秒〜0.02秒
plt.show()

#サイン波を-32768から32767の整数値に変換(signed 16bit pcmへ)
voice = [int(x * 32767.0) for x in voice]

#バイナリ化
binwave = struct.pack("h" * len(voice), *voice)

#サイン波をwavファイルとして書き出し
w = wave.Wave_write("sin_sound_synthetic.wav")
p = (1, 2, fs, len(binwave), 'NONE', 'not compressed')
w.setparams(p)
w.writeframes(binwave)
w.close()

実行は以下のコマンドで

$ python sin_sound_synthetic.py

完成した波形

作業ディレクトリの中に
sin_sound_synthetic.wav
というファイルが生成されているはずです．
どんな音色になっていますか？

参考
https://qiita.com/MuAuan/items/ef4da6167d13cbf56e78