Pythonでの音声信号処理 (10) ノコギリ波の周波数を解析

今回のテーマ

以前、ノコギリ波を秒間440回繰り返して音を出したときの波のデータについて、どのような周波数が含まれているのかを調べてみる。

（前回挙げた疑問点の残るひとつは、とりあえず保留して次回以降へ）

やってみた

p10_1.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
sys.dont_write_bytecode = True

from Grp import Line, Bar
import Dummy as dmy
import numpy as np
import Analyze as ana
from multiprocessing import Process
import time
import math

def main():
    orgsmpl = 44100 # サンプリングレートは44.1KHz
    sec = 1      # 1秒分

    # ノコギリ波
    # -> 440回繰り返したいので、サンプル数を440分の1にして、あとで440回繰り返す
    smpl = int(orgsmpl / 440)
    wav1 = dmy.makeWave(1, smpl, sec, 0, 0, 1)
    for i in range(64):
        freq = i + 1
        wav1 += dmy.makeWave(freq, smpl, sec, 1 / freq, 0, 1)
    # 440回繰り返す
    wav2 = np.array(list(wav1) * 440) * 16

    # Hz 1～600で、解析
    rng = (1, 600)
    res = ana.ft(wav2, orgsmpl, (0, 1), rng)
    res_sin = res[0]
    res_cos = res[1]

    # sinとcosの係数を2乗して加算して平方根をとる
    res_all = list(map(  
        lambda v : math.sqrt(v),
        np.array(res_sin) * np.array(res_sin) + np.array(res_cos) * np.array(res_cos)))

    # 表示
    p_s = []
    p = Process(target=drawLineGraph, args=(wav2, smpl))
    p.start()
    p_s.append(p)

    p = Process(target=drawBarGraph, args=(res_all, range(rng[0], rng[1] + 1)))
    p.start()
    p_s.append(p)

    while len(p_s) > 0:
        for p in p_s:
            if not p.is_alive():
                p.join()
                p_s.remove(p)
        time.sleep(0.1)

    return

# 折れ線グラフの表示
def drawLineGraph(data, rate):
    grp = Line()
    grp.setData(data, rate)
    grp.setScale(1)
    grp.display()

# 棒グラフの表示
def drawBarGraph(data, label):
    grp = Bar()
    grp.setDataLabel(data, label)
    grp.display()

if __name__ == '__main__':
    main()

なお、それなりに計算量が多いので、実行すると、ちょっと時間がかかります。

ノコギリ波

周波数

437Hzあたりが多いらしい。440Hzがラなので、ほんの少しだけ低い音だったようだ（プログラムに間違いが無ければだが）。

補足

Grp.pyはここにあります。
https://qiita.com/u1tym/items/b52c466620f65225edf3

Dummy.pyはここにあります。
https://qiita.com/u1tym/items/3e2be5364e83df1b7792

Analyze.py、Integral.pyはここにあります。
https://qiita.com/u1tym/items/6fadd6b2974fc3281137