スペクトラムアナライザ
マイクや音楽ファイルの音を FFT で周波数ごとの強さに分け、スペクトラムと、時間とともに流れるスペクトログラムで表示します。
ファイル
WAV・MP3・FLAC など。この枠へ落としても読み込めます。終わりまで再生したら先頭に戻ります
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波形
f 周波数
CH1 の周波数。CH2 は周波数比で決まる
Hz
レベル
直近 50 ms のピーク(dBFS)。−3 dBFS を超えると色が変わります
L—
R—
モニター
マイクでは使いません
A 音量
スピーカーへ出す大きさ(0 dB = 入力と同じ大きさ)
dB
N FFT の長さ
1 回の FFT に使う点数。大きいほど周波数は細かく、時間の変化には遅れる
w 窓関数
ハン: 汎用。矩形: 漏れが大きいが山は細い。ブラックマン-ハリス: 小さな成分を見る。フラットトップ: 振幅を正しく読む
平均化
パワーを指数移動平均でならす。強いほどゆっくり変わる
CH1 と CH2 の大きいほう
- ピークの周波数
- —
- ピークのレベル
- —
- 周波数分解能 Δf
- —
- フレーム長 N/fs
- —
- 標本化周波数 fs
- —
- 等価雑音帯域幅
- —
- 窓のコヒーレントゲイン
- —
周波数軸
対数: 1 オクターブを同じ幅に。メル: 人が感じる音の高さに近い目盛り
fL 最低周波数
対数の軸では Δf と 1 Hz より下は表示しない
Hz
fH 最高周波数
標本化周波数の半分(fs/2)を超える分は表示しない
Hz
時間の幅
スペクトログラムの横幅に入れる時間
縦軸
dB: 対数の目盛り。リニア: 振幅そのまま(最高強度を上端にする)
最高強度 最高強度
スペクトラムの上端と、スペクトログラムの最も明るい色(dBFS)
dB
最低強度 最低強度
スペクトラムの下端と、スペクトログラムの地の色(dBFS)
dB
チャンネル
スペクトログラムに描くチャンネル
動作原理と式
振幅を求める
直近の 点に窓関数を掛けて離散フーリエ変換(FFT)し、各周波数の振幅を求めます。
- 直近の 点
- 窓関数を掛ける
- FFT
- 窓の和で割って 2 倍フルスケールの正弦波が 0 dBFS になる
窓関数
窓関数は、となりの周波数への漏れ(サイドローブ)と、ピークの幅のどちらを優先するかで選びます[1]。
メル尺度
メル尺度は、人が感じる音の高さに近づけた周波数の目盛りです[2]。低い音ほど広く、高い音ほど狭く並べます。
出典
- 窓関数と等価雑音帯域幅F. J. Harris, “On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform,” Proceedings of the IEEE, vol. 66, no. 1, 1978
- メル尺度D. O’Shaughnessy, Speech Communication: Human and Machine, Addison-Wesley, 1987