卒業研究の周波数解析をSwiftで乗り越える by genshi

私が所属する大学の研究室では, 音声解析の結果や録音した音声からグラフを作成する機会が多くあります. しかし, 研究室全体で利用している既存の音声編集ソフトウェアのグラフ表示機能には, 「複数の音響データを同一のグラフに重ねて表示できない」, 「データ間の詳細な差分を比較できない」などといった問題があり指導教員がこの点に不満を抱いていました.

そこで普段からiOSアプリの開発をしている私は, AVFoundationで音声ファイルを読み込み, 音声信号が時間とともにどのような周波数成分を持っているかをAccelerate FrameworkのAPIを用いて高速フーリエ変換 (FFT: Fast Fourier Transform)を行うことで解析し, その結果をSwift Chartsを用いてスペクトログラムを描画するようなシンプルなアプリケーションを作成しました.

このアプリを使用することで, 複数の音声ファイルの音声スペクトルを重ね合わせて表示したり, 差分を表示したりすることが可能になり, より直感的な音声特性の分析を実現しました. これにより音響データの比較検討が効率化されたとともに, ゼミの発表資料などで成果の視覚的な説明ができるようになりました.

このトークでは

• AVFoundation, Accelerateを用いた音声ファイルに対しての高速フーリエ変換とスペクトルの解析
• Swift Chartsによるスペクトログラムのカスタマイズや描画
• ドラッグアンドドロップによる音声ファイルの選択とスペクトログラムのクリップボードへの保存

について, 高速フーリエ変換の基礎や作成したアプリケーションの実装に触れつつお話します.