WaveSurferによる音声分析

#はじめに
この記事は，音声分析ソフト「WaveSurfer」の基本操作や少々わかりづらい操作をまとめた記事である．
実際に自分も使用している為，使用していて忘れてしまいそうな部分も含めまとめた．
使用したWaveSurferのバージョンは8.5.2.8である．

#音声ファイルの読み込み
File → Open → 分析したい音声ファイルを選択 → 選択した音声ファイルの音声波形が表示
※wav形式のファイル以外は読み込めない為，注意が必要．

![ki-ta_1.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/d1a99faa-be06-681b-e76a-15da6fb49fac.png)

#波形の拡大縮小，周期の確認
WaveBarを右クリック → Create Pane → Waveform → 下の画像のようになる


![ki-ta_3.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/060a75b4-b117-9ee5-5c20-ffc4624b0614.png)

上記の画像の状態から，ツールバーの＋が描かれている虫眼鏡のようなボタンを押すと拡大され，下記の画像のようになります．そうすることで１周期の波形を見ることができる．縮小したい場合は，－が描かれている虫眼鏡のようなボタンを押せば縮小される．なお，下記の画像の波形は，単独で発音した/a/の波形である．

![ki-ta_2.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/5c97cd5a-a638-e24d-dfdc-b38346341e75.png)

また，上記で表示させた拡大させた波形を画面から消去したい場合，
右クリック → Delete Pane
で表示を消すことができる．

#時間表示
WaveBarを右クリック → Create Pane → Time Axis

![ki-ta_14.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/a7f7ecea-167d-5a89-ad5c-2bf2443e206d.png)


#ピッチ分析，パワー分析
###ピッチ分析(声の高さ)(基本周波数分析)
WaveBarを右クリック → Create Pane → Pitch contour

赤線の部分のピッチ(基本周波数)の値は，左下のオレンジ線の部分に表示される．

![ki-ta_4.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/8dfdef38-3db3-37b6-f725-9f3609e819b4.png)


###パワー分析(声の大きさ)
WaveBarを右クリック → Create Pane → Power plot

赤線の部分のパワーの値は，左下のオレンジ線の部分に表示される．

![ki-ta_5.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/ad8c19a0-9a0e-c33f-58f3-ad54bf317058.png)

#広帯域分析，狭帯域分析
###広帯域分析
WaveBarを右クリック → Create Pane → Spectrogram

スペクトログラムの上で右クリック → Properties → 下記の画像のように表示されるため

**FFT window length**，**Analysis window type**，**Analysis bandwidth**，**Cut spectrogram at**を広帯域分析ができるように変更する．

| 　　　設定項目| 広帯域分析　　　　　　 |
|:-----------------|------------------:|
| FFT window length             |              512，1024，2048など |
| Analysis window type          |       HammingまたはHanning      |
| Analysis bandwidth             |              200 |
| Cut spectrogram at               |         3000，5000，8000，10000，16000 など|

※Analysis window typeの窓の種類は任意

![ki-ta_6.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/b7081eb6-7bc9-5959-e3ab-13c0d5dfd78f.png)

上記の画像のような設定にすると，以下の画像のようなスペクトログラムが表示される．

![ki-ta_7.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/12316cfa-2495-5009-e987-d908bcf38788.png)

広帯域分析は**時間分解能を高めた分析方法**で，フォルマントの時間的変化の観測に向いている．


###狭帯域分析
WaveBarを右クリック → Create Pane → Spectrogram

スペクトログラムの上で右クリック → Properties → 下記の画像のように表示されるため

広帯域分析と同じように
**FFT window length**，**Analysis window type**，**Analysis bandwidth**，**Cut spectrogram at**を狭帯域分析ができるように変更する．

| 　　 設定項目|狭帯域分析 　　　　　　|
|:-----------------|------------------:|
| FFT window length             |              512，1024，2048など |
| Analysis window type          |       HammingまたはHanning      |
| Analysis bandwidth             |              20 |
| Cut spectrogram at | 2000，3000，5000，8000，10000，16000 など|

※広帯域分析と同じくAnalysis window typeの窓の種類は任意

![ki-ta_8.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/4414f904-604f-3169-31c3-bca509239d61.png)

上記の画像のような設定にすると，以下の画像のようなスペクトログラムが表示される．

![ki-ta_9.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/1b279fa6-563b-2154-4480-5ef9c0325b55.png)

狭帯域分析は**周波数分解能を高めた分析方法**で，アクセントやイントネーションなど声の基本周波数に関する観測に向いている．

#FFT分析，LPC分析
###FFT分析
一定区間(1周期が目安)の波形を選択 → 右クリック → Spectrum Section → Analysisを**FFT**に選択
※Window，Order，FFT pointsは任意

![ki-ta_10.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/684a25d9-14a4-99d4-63b0-c77db068e782.png)


![ki-ta_11.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/92896a61-97b3-1444-adad-bdc886eff04d.png)

###LPC分析
上記の画像のAnalysisを**LPC**に変更
※Window，Order，FFT pointsは任意

![ki-ta_12.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/72710455-c4f4-41df-2d6c-eabd2700a84f.png)

LPC分析によってスペクトル包絡を表示させ，フォルマントを観察することができる．
なお，上記のFFT分析とLPC分析の画像は/a/の波形で行ったものである．

#フォルマントプロット
WaveBarを右クリック → Create Pane → Formant Plot → 表示されたスペクトルグラムを右クリック → Properties → Spectrogram → 広帯域分析の値に設定

![ki-ta_13.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/554207/c1826b55-1d8f-3d46-f91d-973d88fb1308.png)


フォルマントプロットは，第1～第4フォルマント周波数を色線でプロットする．