Audio Toolbox
Progettare e analizzare sistemi di elaborazione vocale, acustica e audio
Audio Toolbox™ fornisce strumenti per l’elaborazione audio, l’analisi vocale e la misurazione acustica. Include algoritmi per l’elaborazione di segnali audio (come l’equalizzazione e il controllo dell’intervallo dinamico) e la misurazione acustica (come la stima della risposta all’impulso, il filtraggio ad ottave e la ponderazione percettiva). Inoltre, fornisce algoritmi per l’estrazione di feature audio e vocali (come MCFF e pitch) e la trasformazione di segnali audio (come il filter bank gammatone e lo spettrogramma su scala Mel).
Le app del toolbox supportano la verifica di algoritmi in tempo reale, la misurazione della risposta all’impulso e l’etichettatura di segnali audio. Il toolbox fornisce interfacce streaming per schede audio ASIO, WASAPI, ALSA e CoreAudio e dispositivi MIDI, nonché strumenti per la generazione e l’hosting di plug-in audio standard come VST e Audio Unit.
Con Audio Toolbox è possibile importare, etichettare ed incrementare set di dati, estrarre feature e trasformare segnali per il machine learning e il deep learning. È inoltre possibile prototipare algoritmi di elaborazione audio in tempo reale eseguendo lo streaming di audio a bassa latenza, regolando i parametri e visualizzando i segnali. Inoltre, si è in grado di convalidare l’algoritmo trasformandolo in un plug-in audio per eseguirlo in applicazioni host esterne come workstation audio digitali. L’hosting dei plug-in consente di utilizzare i plug-in esterni come oggetti normali per elaborare gli array MATLAB®. La connettività della scheda audio consente di eseguire misurazioni personalizzate su segnali audio reali e sistemi acustici.
Per iniziare:
Connettività a driver audio standard
Leggi e scrivi campioni audio da e su schede audio (come USB o Thunderbolt™) utilizzando driver audio standard (come ASIO, WASAPI, CoreAudio e ALSA) nei sistemi operativi Windows®, Mac® e Linux®.
Schede audio multicanale.
Streaming di audio multicanale a bassa latenza
Elabora audio live in MATLAB con millisecondi di latenza andata e ritorno.
Input grezzo in tempo reale da un array di microfoni a quattro canali.
Pre-Trained Deep Learning Models
Use popular deep learning models pre-trained with large audio datasets to carry out complex audio processing tasks – classify sound events in audio recordings with Yamnet and extract audio embeddings with VGGish.
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Estrazione di feature audio e voce
Estrai feature di basso livello per l’analisi di audio e voce, inclusi coefficienti di frequenza Mel-cepstrali (MFCC), coefficienti GTCC (Gammatone Cepstral Coefficient), pitch, armonicità e descrittori spettrali. Inserisci nuovi dati nelle architetture di deep learning che lavorano su serie storiche, come quelle basate su strati LSTM.
Selezione delle opzioni di buffering e delle funzionalità di interesse in modo interattivo con Audio Feature Extractor in Live Editor.
Trasformazioni tempo-frequenza
Trasforma i segnali in rappresentazioni tempo-frequenza utilizzando una trasformata discreta del coseno modificata (MDCT), una trasformata di Fourier di breve durata (STFT) o il più compatto spettrogramma su scala Mel. Scomponi i segnali utilizzando bande di frequenza percettivamente distanziate che utilizzano filter bank gammatone. Inserisci nuovi dati nei modelli di deep learning che lavorano su dati bidimensionali, come quelli basati su layer CNN.
Spettrogramma di Mel in tempo reale di comandi vocali.
Etichettatura e annotazione di set di dati audio
Assegna annotazioni ed etichette di verità di base a registrazioni audio e set di dati manualmente e automaticamente. Rileva le regioni del parlato nei segnali audio. Automatizza la trascrizione vocale utilizzando i servizi cloud di riconoscimento vocale.
Etichette per le aree di interesse nell’app Audio Labeler.
Immissione di grandi set di dati audio
Indicizza e leggi da ampie serie di registrazioni audio utilizzando audioDatastore. Ripartisci in modo casuale elenchi di file audio in base alle etichette. Parallelizza operazioni di elaborazione utilizzando tall array per l’incremento di dati, le trasformazioni tempo-frequenza e l’estrazione feature.
Datastore relativo a un set di dati del comando vocale di Google.
Incremento e sintesi di set di dati audio e vocali
Imposta pipeline di incremento dati randomizzate utilizzando combinazioni di pitch shifting, time stretching e altri effetti di elaborazione audio. Crea registrazioni vocali sintetiche dal testo utilizzando servizi di sintesi vocale basati su cloud.
Stima delle formanti per il pitch shifting senza variazione di timbro.
Filtri ed equalizzatori audio
Modella e applica filtri EQ parametrici, EQ grafici, shelving e a pendenza variabile. Progetta e simula filtri crossover digitali, d’ottava e a frazione d’ottava.
Regolazione interattiva di un filtro crossover a tre bande con visualizzazione in tempo reale.
Controllo ed effetti dell’intervallo dinamico
Modella e applica gli algoritmi di elaborazione dell’intervallo dinamico come il compressore, il limitatore, l’espansore e il noise gate. Aggiungi riverbero artificiale con modelli parametrici ricorsivi.
Regolazione interattiva della risposta dinamica di un compressore.
Simulazione di sistemi con diagrammi a blocchi
Progetta e simula modelli di sistemi utilizzando librerie di blocchi di elaborazione audio per Simulink®. Regola i parametri e visualizza il comportamento dei sistemi utilizzando controlli interattivi e grafici dinamici.
Dettaglio di un modello di compressore dell’intervallo dinamico in Simulink.
Regolazione dei parametri live tramite interfacce utente
Crea automaticamente interfacce utente per i parametri regolabili degli algoritmi di elaborazione audio. Esegui il testing di singoli algoritmi con l’app Audio Test Bench e regola i parametri nei programmi in esecuzione con controlli interattivi autogenerati.
Regolazione interattiva di un EQ parametrico a tre bande personalizzato mediante Audio Test Bench.
Connettività MIDI per il controllo dei parametri e lo scambio di messaggi
Modifica in modo interattivo i parametri degli algoritmi MATLAB utilizzando le superfici di controllo MIDI. Controlla hardware esterni o rispondi agli eventi inviando e ricevendo qualsiasi tipo di messaggio MIDI.
Flusso di messaggi MIDI e segnali audio scritti in MATLAB per un sintetizzatore di strumenti musicali.
Analisi e misurazione su base standard
Applica i misuratori del livello di pressione sonora (SPL) e i misuratori di volume ai segnali registrati o live. Analizza i segnali con filtri d’ottava e a frazione d’ottava. Applica filtri di ponderazione A, C o K conformi agli standard alle registrazioni grezze.
Visualizzazione di diverse misurazioni SPL in bande a due terzi d’ottava.
Misurazione della risposta all’impulso
Misura le risposte all’impulso e in frequenza di sistemi audio e acustici con sequenze MLS (maximum-length sequence) e sinusoidi ESS (Exponential Swept Sinusoid). Familiarizza con l’app Impulse Response Measurer. Automatizza le misurazioni generando in modo programmatico segnali di eccitazione e stimando le risposte del sistema.
App Impulse Response Measurer.
Convoluzione efficiente con le risposte all’impulso dell’ambiente
Convolvi segnali in modo efficiente con risposte all’impulso di lunga durata utilizzando le implementazioni “overlap-and-add” e “overlap-and-save” del dominio della frequenza. Compensa la latenza con la velocità di calcolo utilizzando il partizionamento automatico della risposta all'impulso.
Risposta all’impulso della durata di 5 secondi o superiore (220.000 campioni a 44100 Hz).
Audio spaziale
Codifica e decodifica diversi formati ambisonici. Interpola le funzioni Head Related Transfer Function (HRTF) campionate nello spazio.
Esempio della posizione desiderata della sorgente sonora e degli angoli più vicini dove sono disponibili misurazioni HRTF.
Generazione di plug-in audio
Genera plug-in VST, plug-in AU e plug-in eseguibili standalone direttamente dal codice MATLAB senza dover progettare manualmente le interfacce utente. Per una prototipazione dei plug-in più avanzata, genera progetti JUCE C++ pronti da costruire (richiede MATLAB Coder™).
Esempio di EQ parametrico multibanda: plug-in VST generato dal codice MATLAB e in esecuzione in REAPER.
Hosting di plug-in audio esterni
Utilizza VST esterni e plug-in AU come normali oggetti MATLAB. Modifica i parametri del plug-in ed elabora in modo programmatico gli array MATLAB. In alternativa, automatizza le associazioni dei parametri dei plug-in con interfacce utente e controlli MIDI. Esegui l’hosting dei plug-in generati dal tuo codice MATLAB per una maggiore efficienza di esecuzione.
Esempio di plug-in VST esterno per la riduzione del rumore nell’audio (Accusonus ERA-N) e interfaccia programmatica in MATLAB.
Dispositivi mobili e low cost
Prototipa progetti di elaborazione audio su Raspberry Pi™ utilizzando interfacce audio multicanale interne o esterne. Crea pannelli di controllo interattivi come app mobile per dispositivi Android® o iOS.
Una scheda Raspberry Pi 3.
Sistemi a latenza zero
Prototipa progetti di elaborazione audio con input e output di un singolo campione per il controllo adattivo del rumore, la convalida di apparecchi acustici o altre applicazioni che richiedono una latenza DSP di andata e ritorno minima. Punta automaticamente le macchine audio Speedgoat e le schede ST Discovery direttamente dai modelli Simulink.
Misure standard di intensità sonora e acutezza percepite
Misurazione dell’intensità sonora percepita secondo ISO 532-1 o ISO 532-2 e dell’acutezza percepita secondo DIN 45692
Segmentazione vocale
Rilevamento dei confini delle regioni vocali nelle registrazioni audio
MFCC su GPU
Calcolo e distribuzione dei coefficienti di frequenza Mel-cepstrali su schede GPU (richiede Parallel Computing Toolbox per l’accelerazione MATLAB e GPU Coder per la generazione di codice CUDA)
Sintesi vocale tramite servizi cloud
Creazione di campioni vocali sintetici da stringhe di testo (è richiesto un account di servizi di terze parti)
Nuovi blocchi Audio Source
Generazione di forme d’onda periodiche in Simulink tramite oscillatori e sintesi wavetable
Applicazioni standalone dai plugin audio MATLAB
Creazione di versioni eseguibili standalone di plugin audio che includono connettività audio in ingresso e uscita
Live task per l’estrazione di feature audio
Configurazione di procedure di estrazione di feature in modo interattivo utilizzando il MATLAB Live Editor
Consulta le note di rilascio per ulteriori informazioni su queste caratteristiche e sulle funzioni corrispondenti.
