Audio Toolbox

Concevez et analysez des systèmes de traitement audio, acoustique et de la parole

 

Audio Toolbox™ contient des outils pour le traitement audio, l'analyse de la parole et les mesures acoustiques. Elle comprend des algorithmes pour le traitement du signal audio (tels que l'égalisation et le contrôle de la plage dynamique) ainsi que pour les mesures acoustiques (tels que l'estimation de la réponse impulsionnelle, le filtrage par bandes d'octave et la pondération perceptuelle). Des algorithmes sont également fournis pour l'extraction de caractéristiques de la parole et audio (telles que les MFCC et le pitch) et pour la transformation de signaux audio (banc de filtre gammatone et mel-spectrogramme, par exemple).

Les applications interactives contenues dans la toolbox supportent les tests d'algorithmes en temps réel, les mesures de la réponse impulsionnelle et l'étiquetage des signaux audio. La toolbox contient des interfaces streaming pour les cartes son CoreAudio, ALSA, WASAPI et ASIO et pour les dispositifs MIDI, ainsi que des outils pour générer et héberger des plugins audio standards au format VST ou Audio Unit, par exemple.

Avec Audio Toolbox, vous pouvez importer, étiqueter et augmenter les jeux de données audio, ou encore extraire des caractéristiques et transformer des signaux pour le Machine Learning et le Deep Learning. Vous pouvez prototyper des algorithmes de traitement audio en temps réel en se connectant à des flux audio à faible latence, tout en réglant des paramètres et en visualisant les signaux. Vous avez également la possibilité de valider vos algorithmes en les transformant en plugin audio afin de les exécuter dans des applications hôtes externes, comme des Digital Audio Workstations. L'hébergement de plugins vous permet d'utiliser des plugins audio externes comme des objets courants afin de traiter des tableaux de données MATLAB®. La connectivité avec des cartes son vous permet de réaliser des mesures personnalisées sur des systèmes acoustiques et des signaux audio temps réel.

En savoir plus :

Streaming audio avec des cartes son

Connectez-vous à des cartes son standards d'ordinateur portable et de bureau pour un streaming audio multicanal à faible latence entre des fichiers ou des entrées et sorties temps réel.

Connectivité à des drivers audio standards

Lisez et écrivez des échantillons audio depuis et vers des cartes son (USB ou Thunderbolt™, par exemple) à l'aide de drivers audio standards (tels que ASIO, WASAPI, CoreAudio ou ALSA) sur Windows®, Mac® et Linux®.

Cartes son multicanal.

Diffusion audio multicanal à faible latence

Traitez de l'audio en temps réel dans MATLAB avec une latence aller-retour de quelques millisecondes.

Entrée brute en temps réel depuis un réseau de microphones à quatre canaux.

Machine Learning et Deep Learning

Étiquetez, augmentez, créez et intégrez des jeux de données de la parole et audio, extrayez des caractéristiques et calculez des transformations temps-fréquence. Développez des analyses de la parole et audio avec Statistics and Machine Learning Toolbox™, Deep Learning Toolbox™ ou d'autres outils de Machine Learning.

Extraction de caractéristiques de la parole et audio

Extrayez des caractéristiques de bas niveau pour les analyses audio et de la parole, notamment les coefficients cepstraux MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficients), les coefficients cepstraux gammatones (GTCC), le pitch, l'harmonicité et des descripteurs spectraux. Alimentez des architectures de Deep Learning travaillant sur des séries temporelles, comme celles basées sur des couches LSTM.

Pitch estimé (en bas) d'un enregistrement vocal de plusieurs mots (en haut).

Transformations temps-fréquence

Transformez des signaux en représentations temps-fréquence à l'aide de la transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT), de la transformée de Fourier à court terme (STFT) ou du mel-spectrogramme (plus compact). Décomposez des signaux à l'aide de bandes de fréquence espacées sur le plan perceptif qui utilisent des bancs de filtres gammatones. Alimentez des modèles de Deep Learning travaillant sur des données à deux dimensions, comme ceux basés sur couches CNN.

Mel-spectrogramme en temps réel de commandes vocales.

Étiquetez et créez des jeux de données audio

Créez de nouveaux enregistrements et assignez des étiquettes de vérité-terrain à des jeux de données de parole et audio. Automatisez la transcription vocale à l'aide des services de reconnaissance vocale sur le cloud.

Étiquettes de régions d'intérêt dans l'application Audio Labeler.

Travaillez avec des jeux de données audio volumineux

ccudicin et lisez depuis d'importantes collections d'enregistrements audio à l'aide d'audioDatastore. Séparez aléatoirement des listes de fichiers audio selon les étiquettes. Parallélisez les tâches de traitement à l'aide de tall arrays pour l'augmentation de données, les transformations temps-fréquence et l'extraction de caractéristiques.

Datastore pointant vers le jeu de données de commande vocale Google.

Effets et algorithmes de traitement audio

Générez des formes d'onde standards, appliquez des effets audio courants et concevez des systèmes de traitement audio avec un réglage dynamique des paramètres et une visualisation en temps réel.

Égaliseurs et filtres audio

Modélisez et appliquez des filtres EQ paramétriques, EQ graphiques, plateaux et de pente variable. Concevez et simulez des filtres crossover numériques, par bandes d'octave ou d'octaves fractionnées.

Réglage interactif d'un filtre crossover à trois bandes avec visualisation en temps réel.

Contrôle et effets de la plage dynamique

Modélisez et appliquez des algorithmes de traitement de la plage dynamique tels qu'un compresseur, un limiteur, un expander et un noise gate. Ajoutez une réverbération artificielle avec des modèles paramétriques récursifs.

Réglage interactif de la réponse dynamique d'un compresseur.

Simulation système avec une modélisation par blocs

Concevez et simulez des modèles systèmes à l'aide de bibliothèques de blocs de traitement audio pour Simulink®. Réglez les paramètres et visualisez le comportement du système grâce à des contrôles interactifs et des tracés dynamiques.

Aperçu d'un modèle de compression de la plage dynamique multibandes dans Simulink.

Prototypage audio temps réel

Validez des algorithmes de traitement audio grâce à des tests d'écoute interactifs temps réel dans MATLAB.

Réglage des paramètres en temps réel via des interfaces utilisateur

Créez automatiquement des interfaces utilisateur pour les paramètres réglables d'algorithmes de traitement audio. Testez des algorithmes individuellement avec l'application Audio Test Bench et réglez des paramètres dans des programmes en cours d'exécution grâce aux contrôles interactifs auto-générés.

Réglage interactif d'un égaliseur paramétrique trois bandes personnalisé à l'aide d'Audio Test Bench.

Connectivité MIDI pour le contrôle de paramètres et l'échange de messages

Modifiez des paramètres d'algorithmes MATLAB de manière interactive en utilisant les surfaces de contrôle MIDI. Contrôlez du hardware externe ou répondez aux événements en envoyant et en recevant tout type de messages MIDI.

Message MIDI et flux de signal audio écrit dans MATLAB pour un synthétiseur instrumental.

Mesures acoustiques et audio spatial

Mesurez les réponses du système, analysez et mesurez des signaux et concevez des systèmes de traitement spatial audio.

Analyses et mesures standardisées

Appliquez des mesures de niveau de pression acoustique (SPL) et de sonie à des signaux temps réel ou enregistrés. Analysez des signaux grâce à des filtres par bande d'octave ou d'octaves fractionnées. Appliquez des filtres de pondération A, C ou K conformes aux normes à des enregistrements bruts.

Visualisation de différentes mesures SPL sur des bandes de deux tiers d'octave.

Mesure de la réponse impulsionnelle

Mesurez la réponse impulsionnelle et en fréquence de systèmes audio et acoustiques avec des séquences MLS (maximum-length sequences) et des sinus de fréquence glissants (ESS). Commencez avec l'application Impulse Response Measurer. Automatisez les mesures en générant de manière programmatique des signaux d'excitation et en estimant les réponses du système.

 Application Impulse Response Measurer.

Convolution efficace avec des réponses impulsionnelles de salles

Réalisez une convolution efficace des signaux avec des réponses impulsionnelles longues à l'aide d'implémentations overlap-and-add et overlap-and-save dans le domaine fréquentiel. Faites des compromis entre latence et vitesse automatique de calcul, grâce au partitionnement de laréponse impulsionnelle.

Réponse impulsionnelle de 5 secondes ou de plus de 200 000 échantillons à 44100 Hz.

Audio spatial

Codez et décodez différents formats ambisoniques. Interpolez des fonctions de transfert relatives à la tête (HRTF) échantillonnées spatialement.

Exemple de position de source sonore souhaitée et des angles proches pour lesquels des mesures HRTF sont disponibles.

Générez et hébergez des plugins audio

Prototypez des algorithmes de traitement audio dans MATLAB sous forme de plugins audio standards, et utilisez des plugins audio externes comme des objets courants MATLAB.

Génération de plugins audio

Générez des VST et d'autres formats de plugins audio directement depuis le code MATLAB, sans avoir à concevoir manuellement les interfaces utilisateur. Avec MATLAB Coder™, générez des projets JUCE C++ prêts à l'emploi pour un prototypage de plugins plus avancé.

Exemple d'EQ paramétrique multibandes : plugin VST généré depuis le code MATLAB et exécuté dans REAPER.

Hébergement de plugins audio externes

Utilisez des plugins AU et VST externes comme des objets courants MATLAB. Modifiez les paramètres des plugins et traitez des tableaux de données MATLAB de manière programmatique. Automatisez également les associations de paramètres de plugins avec les interfaces utilisateur et les commandes MIDI. Hébergez des plugins générés depuis votre code MATLAB pour une exécution plus efficace.

Exemple de plugin VST externe pour du débruitage audio (Accusonus ERA-N) et d'interface de programmation dans MATLAB.

Cibler des systèmes audio embarqués temps réel

Utilisez des produits de génération de code C complémentaires afin d'implémenter des designs de traitement audio sur des dispositifs logiciels et automatisez la connectivité à des interfaces audio multicanal.

Dispositifs mobiles à faible coût

Prototypez des designs de traitement audio sur Raspberry Pi™ à l'aide d'interfaces audio multicanal, intégrées ou externes. Créez des interfaces de contrôle interactifs sous forme d'applications mobiles pour les appareils iOS ou Android®.

Carte Raspberry Pi 3. 

Systèmes à latence zéro

Prototypez des designs de traitement audio avec des entrées et des sorties à échantillon unique pour le contrôle du bruit adaptatif, la validation de prothèses auditifs ou d'autres applications nécessitant une latence DSP aller-retour minimale. Ciblez automatiquement des machines audio Speedgoat et des cartes ST Discovery directement à partir de modèles Simulink.

Nouveautés

Génération de plugins AU

générez des plugins AU (Audio Unit) à partir d’objets audioPlugin MATLAB sur macOS.

UI personnalisée pour plugins audio

personnalisez la disposition et l’apparence des contrôles dans l’interface utilisateur des plugins générés et pour parameterTuner dans MATLAB.

Extraction de caractéristiques dans les signaux de parole et audio

automatisez l’extraction de caractéristiques audio et de parole couramment utilisées.

Augmentation de données audio

générez automatiquement des versions modifiées d’enregistrements audio et de parole grâce à l’association d’effets courants et personnalisés.

Transposition et étirement du temps

modifiez indépendamment le pitch et la durée d’enregistrements audio.

Automatisation de la labélisation audio

labélisez des collections d’enregistrements audio dans l’application Audio Labeler à l’aide de la détection de parole et de services tiers de transcription de parole en texte.

Reportez-vous aux notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.

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