zerocrossrate
構文
説明
rate = zerocrossrate(___,Name,Value)
出力引数を指定しないで zerocrossrate(___) を使用すると、rate が "y" 軸に、対応するウィンドウ番号が "x" 軸にプロットされます。ウィンドウの長さが信号の全長に一致する場合、関数はウィンドウの長さを "x" 軸に、交差率をウィンドウ中央にプロットします。
例
交互に符号を変える 1 のベクトルについて考えます。データをプロットします。
x = [1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]; plot(x)
x のゼロ交差率を計算します。
r = zerocrossrate(x)
r = 0.9500
3 番目の出力引数を使用して、クロッシングが発生する位置を求めます。x とゼロクロッシングの位置をプロットします。この関数は、クロッシングの直後のサンプルのインデックスを返します。これは必ずしも厳密なクロッシング位置ではありません。関数は、x の初期状態は既定の設定でゼロであると見なすため、最初のサンプルはクロッシング ポイントとしてマークされます。
[~,~,indices] = zerocrossrate(x); plot(x) hold on plot(x(indices),'*') hold off
比較法を使用して、x のゼロ交差率を計算します。このゼロクロッシング率は、差分法を使用して計算される値とは異なります。
rC = zerocrossrate(x,Method="comparison")rC = 0.9000
差分法を使用して、再度 x のゼロ交差率を計算し、ゼロを正に指定します。このゼロクロッシング率は、比較法を使用して計算される値と等しくなります。
rZ = zerocrossrate(x,ZeroPositive=1)
rZ = 0.9000
次に、x の初期状態を 1 として指定します。このゼロクロッシング率は前の結果と等しくなります。
rI = zerocrossrate(x,InitialState=1)
rI = 0.9000
2011 年 1 月に 1 か月間にわたってボストンのローガン空港で 1 時間間隔で測定された摂氏単位の温度を読み込みます。timetableを作成し、retimeを使用してデータを日次平均値に集計します。
load bostemp t = hours(1:24*31)'; TT = timetable(t,tempC); rTT = retime(TT,"daily","mean");
温度が月平均をクロッシングした日数をカウントします。データをプロットし、月平均の温度を示す水平線を追加することで、どこでクロッシングが発生しているかを可視化します。
avg = mean(TT.tempC)
avg = -1.3007
[~,count] = zerocrossrate(rTT,Level=avg)
count = 9
plot(hours(rTT.t/24),rTT.tempC) yline(avg) xlabel("Time elapsed since January 1, 2011 (days)") ylabel("Average daily temperature (\circC)") axis tight
音声には有声と無声という特徴があります。母音などの "有声" の音声は、声帯が振動するときに発せられます。ほとんどの子音など、"無声" の音声は、発声時に声帯が振動しません。ゼロクロッシングを使用することで、オーディオ信号を有声領域と無声領域に分類することができます。
オーディオ信号を MATLAB® ワークスペースに読み込みます。"Oak is strong, and also gives shade" という音声が流れます。
[y,fs] = audioread("oak.m4a"); % To hear, type soundsc(y,fs)
信号は 44.1 kHz でサンプリングされています。比較法を使用して、10 ms のウィンドウのゼロ交差率を計算します。
win = fs*0.01;
rate = zerocrossrate(y,WindowLength=win,Method="comparison");各セグメントの交差率を可視化するには、rate をプロットします。有声音は交差率が低く、無声音は交差率が高くなることが想定されています。
plot(rate)
しきい値 0.1 を使用して有声セグメントと無声セグメントを区別します。2 つのカテゴリ ("Unvoiced" と "Voiced") をもつsignalMaskオブジェクトを作成して、関心領域 (ROI) をプロットします。無声音と有声音の領域を、発声された各単語の位置と比較します。
Audio Toolbox™ の文字起こし機能を使用することで、オーディオ ファイルから単語を抽出することができます。ラベル付き信号セット ls を SpeechTranscription.mat からワークスペースに読み込みます。ラベル付き信号セットには、オーディオ信号、ROI 範囲、および発声された各単語のラベルが含まれています。発声された単語をプロットに表示します。オーディオ信号のラベル付けの詳細については、オーディオ信号内の発声された単語のラベル付けを参照してください。
h = 0.1; idu = find(rate > h); idu(1:2) = []; vi = [(idu-1) idu]*win; m = sigroi2binmask(vi,length(y)); mask = signalMask([m ~m], ... Categories=["Unvoiced" "Voiced"],SampleRate=fs); plotsigroi(mask,y) load SpeechTranscription ln = getLabelNames(ls); v = getLabelValues(ls,1,ln); v.Value = categorical(v.Value,v.Value); RL = v.ROILimits; VL = v.Value; hold on text(mean(RL,2),-0.7*ones(size(VL)),VL, ... HorizontalAlignment="center",FontSize=11,FontWeight="bold") hold off
15 秒間のアコースティック ギター音楽を含むオーディオ ファイルを読み込みます。サンプル レートは 44.1 kHz です。音楽を再生するには、次のコードの最後の行のコメントを解除します。
Fs = 44100; y = audioread("guitartune.wav"); % sound(y,Fs)
オーディオ信号を、オーバーラップするフレーム (各フレームに 4096 サンプルを格納) にバッファリングします。512 サンプルのオーバーラップを使用します。
wl = 4096; ol = 512; yB = framesig(y,wl,OverlapLength=ol);
各フレームのゼロ交差率を取得します。初期状態を各フレームの最初のサンプルの前回の値として指定することで、フレームのオーバーラップを考慮します。
init = wl - ol; state = 0; zcr = []; for i = 1:size(yB,2) zcr = [zcr;zerocrossrate(yB(:,i),InitialState=state)]; state = yB(init,i); end
オーディオ信号をプロットし、各フレームのゼロ交差率を重ね合わせます。
figure yyaxis left x = 0:1/Fs:(numel(y)-1)/Fs; plot(x',y) xlabel("Seconds") ylabel("Amplitude") yyaxis right xx = (1:size(yB,2))*((wl-ol)/Fs); plot(xx',zcr) ylabel("Zero-crossing rate")
バッファリングされていない信号のゼロ交差率を計算します。バッファリングされた信号のゼロ交差率と等価な結果を取得するには、WindowLength を 4096 に設定し、OverlapLength を 512 に設定します。2 つの結果が等価であるかを判定します。
zcr_batch = zerocrossrate(y,WindowLength=wl,OverlapLength=ol); isequal(zcr_batch,zcr)
ans = logical
1
入力引数
名前と値の引数
出力引数
拡張機能
バージョン履歴
R2021b で導入
