Audio Toolbox

Concevoir, analyser et simuler des systèmes de traitement acoustique, vocal et audio

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Audio Toolbox propose des outils de traitement, d'analyse et de simulation des signaux pour l'audio, la parole et l'acoustique. La toolbox comprend des algorithmes de traitement audio, l'estimation de métriques psychoacoustiques, la modélisation de la propagation acoustique, la labellisation et l'augmentation de données, ainsi que l'extraction de caractéristiques. Elle intègre également des modèles de Machine Learning et de Deep Learning pré-entraînés pour l'apprentissage par transfert et des tâches telles que la classification, la transcription, la synthèse et la séparation de sources. 

Vous pouvez diffuser en streaming de l'audio à faible latence pour prototyper des algorithmes et mesurer des signaux en temps réel. La toolbox vous permet de simuler des systèmes audio et acoustiques en combinant l'acoustique physique, le traitement numérique du signal audio (DSP) et l'évaluation psychoacoustique afin d'évaluer les effets perceptifs plus tôt dans le processus de design. Vous pouvez valider vos designs en générant des plugins VST ou Audio Unit, et traiter des échantillons audio grâce à des modèles d'IA et des plugins audio hébergés. 

Exemple de reconnaissance de commandes vocales MATLAB utilisant le Deep Learning. Le script en direct de gauche affiche les formes d'onde des données d'entraînement, les spectrogrammes Mel et une architecture de réseau de neurones utilisée pour reconnaître les commandes vocales. Le Live Script de droite illustre la détection en direct des commandes à partir de l'entrée microphone. Des fenêtres flottantes au premier plan affichent une forme d'onde audio capturée et son spectrogramme Mel correspondant.

Acquisition et lecture en streaming

Diffusez en streaming de l'audio à faible latence depuis vos cartes son en utilisant des drivers audio standard (tels qu'ASIO, WASAPI, CoreAudio et ALSA) sous les systèmes d'exploitation Windows^®, Mac^® et Linux^®. Utilisez l'objet audiostreamer pour traiter l'audio en temps réel, mesurer des réponses impulsionnelles et créer des applications audio réactives.

Audio temps réel dans MATLAB

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Forme d'onde avec deux locuteurs, signaux des locuteurs séparés et signal résiduel, montrant la reconstruction de la forme d'onde d'origine.

IA pour l'audio, la parole et l'acoustique

Appliquez le Deep Learning et le Machine Learning à l'audio, la parole et l'acoustique. Créez, labellisez et augmentez des données pour l’entraînement de modèles et l'apprentissage par transfert. Extrayez des caractéristiques et exécutez des transformations temps-fréquence. Transcrivez et synthétisez la parole en utilisant des modèles locaux ou dans le cloud.

Modèles d'IA pré-entraînés

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Algorithmes de traitement audio

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

Design de l'égalisation paramétrique

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Un modèle Simulink de système de contrôle actif du bruit basé sur l'algorithme FXLMS et configuré pour s'exécuter nativement sur une machine temps réel Speedgoat.

Modélisation de systèmes avec Simulink

Concevez des modèles de systèmes avec des 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. Simulez des systèmes DSP, des circuits analogiques et des modèles de Deep Learning. Générez du code pour les systèmes embarqués.

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Modèle Simscape d'un haut-parleur actif incluant les domaines physiques mécanique, électrique et acoustique, avec des blocs de prétraitement DSP.

Acoustique à paramètres localisés

Simulez des systèmes acoustiques avec des modèles à paramètres localisés dans Simulink avec Simscape et le module complémentaire Simscape Acoustic. Modélisez des enceintes, des tubes et des transducteurs, et intégrez-les avec des composants électriques, mécaniques et DSP pour une validation système précoce.

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Modèle 3D d'un espace de bureau avec une source acoustique et des récepteurs.

Modèles de réponse acoustique de salle

Modélisez l'acoustique des salles avec des méthodes de tracé de rayons et de sources-images. Mesurez les réponses des systèmes audio et acoustiques en utilisant du hardware audio avec des séquences MLS et ESS. Codez et décodez l'audio spatial avec des HRTF, des formats ambisoniques et des fichiers SOFA. Modélisez des canaux acoustiques sous-marins.

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Psychoacoustique et qualité audio

Appliquez des mesures de niveau de pression acoustique (SPL) ainsi que des filtres d'octave et de pondération aux signaux audio. Analysez les enregistrements en utilisant des modèles perceptifs standard pour le niveau sonore, l'irrégularité et l'acuité. Évaluez la qualité audio et l'intelligibilité de la parole avec des métriques telles que ViSQOL, STOI, STI et SII.

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Création et hébergement de plugins audio

Créez des interfaces pour les paramètres d'algorithmes réglables. Générez des plugins VST et Audio Unit directement à partir du code MATLAB. Utilisez des plugins VST et Audio Unit externes comme des objets MATLAB ordinaires pour traiter des échantillons de signal dans MATLAB. Contrôlez les paramètres des plugins de manière programmatique et via des contrôles MIDI.

Concevoir votre premier plugin audio avec MATLAB

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Cibler des systèmes audio embarqués temps réel

Avec les produits Coder de MATLAB et Simulink, générez du code source en C et C++ à partir d'algorithmes de traitement du signal et de Machine Learning proposés sous forme de fonctions, d’objets ou de blocs de toolbox. Générez du code source CUDA^® à partir de fonctions d'extraction de caractéristiques sélectionnées. Prototypez des designs de traitement audio sur Raspberry Pi^®, des applications mobiles pour dispositifs Android^® ou iOS, des machines audio Speedgoat^® et des cartes ST Discovery.

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Ressources produits :

Documentation Exemples Vidéos Articles techniques Fonctions Support hardware Configuration requise Notes de version

FAQ sur Audio Toolbox

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Audio Toolbox propose des outils de traitement et d'analyse des signaux pour l'audio, la parole et l'acoustique. La toolbox inclut des algorithmes pour le traitement des signaux audio, l'estimation des métriques acoustiques, la labellisation et l'augmentation des jeux de données audio, ainsi que l'extraction des caractéristiques audio.

Vous pouvez diffuser en streaming de l'audio à faible latence depuis et vers vos cartes son grâce à des drivers audio standard, tels qu'ASIO, WASAPI, CoreAudio et ALSA, sous les systèmes d'exploitation Windows, Mac et Linux, en traitant l'audio en temps réel dans MATLAB avec une latence aller-retour de l'ordre de la milliseconde.

Oui, vous pouvez générer des plugins VST, des plugins AU et des plugins exécutables autonomes directement depuis le code MATLAB sans avoir à concevoir manuellement les interfaces utilisateur.

La toolbox comprend des modèles de Machine Learning et de Deep Learning pré-entraînés qui supportent l'apprentissage par transfert pour des tâches telles que l'extraction d'embeddings, la classification de sons, la vérification du locuteur, la transcription et la synthèse vocale, la séparation de sources de parole et la réduction du bruit de fond.

Oui, vous pouvez concevoir des modèles de systèmes grâce à des bibliothèques de blocs de traitement audio pour Simulink, ajuster les paramètres, visualiser le comportement du système et simuler des DSP, des circuits analogiques et des modèles de Deep Learning.

Oui, Audio Toolbox propose l'hébergement de plugins afin que vous puissiez traiter des tableaux MATLAB grâce à des plugins VST et AU externes considérés comme des objets MATLAB classiques, en modifiant leurs paramètres par programmation, via des interfaces utilisateur ou des contrôles MIDI.

Vous pouvez mesurer les réponses impulsionnelles de salles en utilisant des séquences MLS (maximum-length sequences) et des sinusoïdes de fréquence glissante exponentielle (ESS), lire et écrire des fichiers SOFA, analyser des fonctions de transfert relatives à la tête (HRTF), coder et décoder des formats ambisoniques, et appliquer des mesures de niveau sonore ainsi que des filtres d'octave.

Audio Toolbox propose un ensemble de métriques psychoacoustiques et perceptives pour l'évaluation de l'impact du bruit, de la qualité sonore et de l'intelligibilité de la parole. Celles-ci incluent des mesures de niveau sonore ainsi que la mesure du niveau de pression acoustique (SPL) et des crêtes (peak/true peak) pour la surveillance et la normalisation. Audio Toolbox supporte des métriques d'intelligibilité de la parole (par exemple, STOI) et de qualité audio perçue (ViSQOL). Ces outils permettent une évaluation objective et perceptivement pertinente des signaux audio pour des applications d'analyse de la qualité sonore.

Oui, la toolbox supporte la simulation de systèmes physiques acoustiques via des outils complémentaires. La bibliothèque Simscape Acoustic disponible sur File Exchange permet la modélisation à paramètres localisés de composants acoustiques physiques tels que des conduits, des enceintes, des haut-parleurs et des microphones, grâce au moteur Simscape. En outre, Audio Toolbox permet de simuler l'acoustique de salles en utilisant des méthodes de sources-images et des méthodes stochastiques de tracé de rayons.

Oui, avec les produits de génération de code MATLAB Coder et Simulink Coder, vous pouvez générer du code source C et C++ et prototyper des designs de traitement audio sur des plateformes telles que Raspberry Pi, des applications mobiles Android ou iOS, des machines audio Speedgoat et des cartes ST Discovery.