━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 高速フ−リエ変換による音声スペクトル表示 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ プログラム名：FFT.BAS 対応機種 ：ＦＭ ＴＯＷＮＳ 作者 ：歩野零一 ● 口 上 このプログラムは，ＴＯＷＮＳのマイクで取り込んだＰＣＭ音声を, 高速フ−リエ 変換を利用して, 音声のスペクトル表示をするものです｡ 音声処理のツ−ルとして, F-BASIC386による科学技術計算のサンプルとして御利用ください。なお, このプログ ラムは, ◎h！ＦＭ'90年7月号掲載のものを，作者の歩野零一氏および◎h！ＦＭ編集 部のご好意で収録しています｡ ●使い方 　Ｆ-ＢＡＳＩＣ３８６(レベルは問わず)をたちあげてから,FFT.BASをロ−ドして実 行してください。 　まず，ＰＣＭデータの解析をする前に，ＦＦＴの動作を確認する意味で，計算され た波形を解析してみましょう。リストの1040行をＴＥＳＴＦ＝０をＴＥＳＴＦ＝１に して走らせてみます。すると，1220行からのルーチンで計算された波形のスペクトル 分析をします。1240行は，デューティ比が小さい矩形波，1250行はＦＭ音源のシミュ レートです。どちらかのＲＥＭをはずして計算させてみてください。 　このデータでは，元の波形がきれいに計算されたデータなので，スペクトルもきれ いに出ています。次はいよいよＰＣＭで取り込んでみます。1040行をＴＥＳＴＦ＝０ に戻して実行すると，マイクからの音声を取り込んで，上の段に表示し，スペクトル をＦＦＴで計算して，下の段に表示します。スペクトルは一番左が周波数０，つまり ＤＣのパワーで，その次の赤色の棒が基準の周波数スペクトルになります。以下右に 向かって１倍，２倍，３倍ccの倍音スペクトルが並んでいるわけですが，わかりや すいように10ごとに棒の色を変えてあります。 　右上のインジケータは，プログラムの状態を表しているもので， "ＩＮＩＴ" がテ ーブル等の初期化 ， "ＳＴＡＮＤＢＹ" はＰＣＭレコーディングの準備状態，"ＲＥ ＣＯＲＤ" はサンプリング中， "ＳＥＴＵＰ" はサンプリングデータの前処理， "Ｆ ＦＴ" はフーリエ変換， "ＰＯＷＥＲ" はパワースペクトルの計算をそれぞれ表して います。 　その下はＦＦＴのモードの表示と変更のためのフィールドです。それぞれの緑色の パラメータの部分をマウスで左クリックすることで，パラメータが順次変わります。 "ＳＡＭＰＬＥ" はサンプリングのデータ数で， 128,256,512のいずれかを選択でき ます。 "ＦＲＥＱ" はサンプリング周波数で，4800，9600，19200(Ｈz)を選べます。 この "ＳＡＭＰＬＥ" と "ＦＲＥＱ" の２つのパラメータで，ＦＦＴの基本周波数が 決定され，スペクトルのグラフの下に数値で表示されます。 "ＳＣＡＬＥ" は，パワ ースペクトルの縦軸のスケーリングを表します。 "ＬＩＮＥＡＲ" が線形のスケール で， "ＬＯＧ" が対数のデシベル表示になっています。いずれのスケーリングも，パ ワースペクトルの最大値を基準の1.0としています。 　 "ＭＯＤＥ" は，メインループのモードで， "ＡＵＴＯ" にしておくと，次々にサ ンプリングしては，ＦＦＴを計算し，スペクトルを表示するということを自動的に繰 り返します。 "ＯＮＣＥ" モードでは， "ＳＴＡＮＤＢＹ" の状態で止まりますから， ここで何かキーをタイプした瞬間にサンプリングを実行します。 "ＷＩＮＤＯＷ" は， ハミング窓による窓関数処理を実行するかどうかのフラグで，ＯＮ/ＯＦＦのいずれか の状態にできます。 　一番下の "ＳＴＡＲＴ" をマウスの左ボタンでクリックすると，ＦＦＴのメインル ープが始まります。 "ＡＵＴＯ" モードになっていると，そのまま自動的にサンプリ ング−ＦＦＴ−スペクトルの表示のループに入ります。この状態で，マウスの左ボタ ンをクリックすると，その瞬間にサンプリング状態になり，右ボタンのクリックで， 最初のモード選択状態に移行します。 　以上ごちゃごちゃと解説しましたが，走らせてみればだいたいわかると思います。 サンプリングは内蔵マイクでももちろんできますが，外部マイクのほうがきれいに取 り込めるようです。 　プログラム内容ですが，下記にラベルごとのルーチンの一覧表を載せておきました ので，それを参考にしてください。 ┌──────────┬─────────────────────────┐ │＊ＭＬＯＯＰ　　 │メインループ。ここでサンプリング−ＦＦＴ−プロット│ │ │を繰り返す │ │ │ │ │＊ＳＥＴＤＡＴＡ │テスト用の波形計算ルーチン。ここにいろいろな関数を│ │ │書くことで，好きな波形の解析ができる │ │ │ │ │＊ＩＮＩＴ │イニシャライズルーチン。計算用の配列の初期化など │ │ │ │ │＊ＳＩＮＩＴ │画面周りの初期化 │ │ │ │ │＊ＦＦＴ │ＦＦＴの計算ルーチン │ │ │ │ │＊ＰＯＷ │パワースペクトルの計算とｄｂデータへの変換 │ │ │ │ │＊ＨＡＭＭＩＮＧ │ハミング窓関数 │ │ │ │ │＊ＳＣＲＥＥＮ │波形のプロットルーチン │ │ │ │ │＊ＰＬＯＴ │スペクトルのプロットルーチン │ │ │ │ │＊ＲＥＣＯＲＤ │ＰＣＭサンプリングルーチン │ │ │ │ │＊ＳＥＴＳＡＭＰＬＥ│ＰＣＭデータを計算可能なデータに正規化 │ │ │ │ │＊Ｍ０ＵＳＥ２ │マウス左ボタン割り込みルーチン │ │ │ │ │＊Ｍ０ＵＳＥ４ │マウス右ボタン割り込みルーチン │ │ │ │ │＊ＭＯＳＬＯＯＰ │モード設定のユーザインタフェースルーチン │ │ │ │ │＊ＶＳＣＡＬＥ │スペクトルの縦方向のスケールを描く │ │ │ │ │＊ＨＳＣＡＬＥ │基本波の周波数を表示 │ │ │ │ │＊ＣＯＮＤ │モードのタイトルを表示 │ │ │ │ │＊ＣＯＮＤＳＥＴ │モードの状態を表示 │ └──────────┴─────────────────────────┘ ● 著作権・再配布について このプログラムの著作権は作者が保持しておりますが，著作権法の定める「個人的 な利用」の範疇であれば自由に利用してくださってけっこうです。また，転載・配布 についても事前の許諾なしに自由に行ってくださってかまいません。ただし配布時に， 1. 「歩野零一」がプログラミングしたものであること 2. Ｏｈ！ＦＭ'90年2月号に掲載されたものであること 3. 作者の自由転載許可に基づいて転載・配布したものであること の旨を，説明用のテキストに明記してください。