Audio Toolbox

AGGIORNAMENTO IMPORTANTE

 

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 puoi importare, etichettare ed incrementare set di dati, estrarre feature e trasformare segnali per il machine learning e il deep learning. Puoi prototipare algoritmi di elaborazione audio in tempo reale eseguendo lo streaming di audio a bassa latenza, regolando i parametri e visualizzando i segnali. Inoltre, puoi validare l’algoritmo trasformandolo in un plug-in audio per eseguirlo in applicazioni host esterne come workstation audio digitali. L’hosting dei plug-in permette 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.

Streaming di audio con schede audio

Effettua il collegamento a schede audio di laptop e desktop standard per elaborare in streaming audio multicanale a bassa latenza tra una qualsiasi combinazione di file qualsiasi e input e output live.

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.

Machine Learning e Deep Learning

Etichetta, incrementa, crea e immetti set di dati audio e voce, estrai feature e calcola le trasformazioni tempo-frequenza. Sviluppa analisi di audio e voce con Statistics and Machine Learning Toolbox™, Deep Learning Toolbox™ o altri strumenti di machine learning.

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.

Pitch stimati (in basso) di una registrazione vocale composta da più parole (in alto).

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.

Etichettare e creare set di dati audio

Crea nuove registrazioni e assegna etichettature sul campo a seti di dati audio e voce. Automatizza la trascrizione vocale utilizzando i servizi cloud di trascrizione di un discorso orale.

Etichette per le aree di interesse nell’app Audio Labeler.

Immettere 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, trasformazioni tempo-frequenza ed estrazione feature.

Datastore relativo a un set di dati del comando vocale di Google.

Effetti ed algoritmi di elaborazione audio

Genera forme d’onda standard, applica comuni effetti audio e progetta sistemi di elaborazione audio mediante la regolazione dinamica dei parametri e la visualizzazione in tempo reale.

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.

Prototipazione audio in tempo reale

Valida gli algoritmi di elaborazione audio con test di ascolto interattivi in tempo reale in MATLAB.

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.

Misurazioni acustiche e audio spaziale

Misura le risposte del sistema, analizza e misura i segnali e progetta sistemi di elaborazione di audio spaziale.

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.

Generare ed eseguire l’hosting di plug-in audio

Prototipa algoritmi di elaborazione audio scritti in MATLAB come plug-in audio standard; utilizza plug-in audio esterni come normali oggetti MATLAB.

Generazione di plug-in audio

Genera VST e altri tipi di plug-in audio direttamente dal codice MATLAB senza dover progettare manualmente le interfacce utente. Con MATLAB Coder™ puoi generare progetti JUCE C++ pronti da costruire per una prototipazione dei plug-in più avanzata.

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 partendo dal 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.

Sistemi audio target embedded e in tempo reale

Utilizza prodotti aggiuntivi per la generazione di codice C per implementare progetti di elaborazione audio su dispositivi software ed automatizzare la connettività alle interfacce audio multicanale.

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.

Un apparecchio audio Speedgoat.

Funzionalità recenti

Estrazione di feature

calcola i coefficienti GTCC (Gammatone Cepstral Coefficient), l’armonicità e undici descrittori spettrali per applicazioni di machine learning e deep learning

Spettrogramma su scala Mel

Trasformare i segnali in rappresentazioni tempo-frequenza compatte e percettivamente distanziate

Filter bank gammatone e ad ottave

Scomporre i segnali audio in bande di frequenza distanziate a livello logaritmico o percettivo

Generazione di progetti di plug-in con JUCE

Genera un progetto C++ JUCE a partire tuo plug-in audio di MATLAB (richiede MATLAB Coder)

Regolatore di parametri di plug-in

Regola graficamente i parametri degli algoritmi MATLAB eseguendoli in modo programmatico

Guarda le note di rilascio per ulteriori informazioni su queste caratteristiche e sulle funzioni corrispondenti.

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