Elaborazione del suono con strumenti Open Source

Elaborazione del suono con
strumenti Open Source
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Paolo Dal Checco

Consulente Informatico Forense

Elaborazione del Suono con Strumenti Open Source - Paolo Dal Checco
festival ICT - 6 novembre 2014 - Milano
Chi sono
• PhD in Computer & Network Security

• Consulente Informatico Forense

• Procure,Tribunali,Avvocati,Aziende, Privati

• Co-Titolare Digital Forensics Bureau (DiFoB)

• Founder DEFT Association

• Socio IISFA,AIP, CLUSIT

Perché elaborazione del Suono
• Più che di elaborazione, abbiamo cominciato a
occuparci (tra le altre cose) di audio forensics:

• Pulizia del suono (noise/crackle/click/clip/
hum/reverb removal)

• Rilevamento contraffazioni audio (tagli,
sovrapposizioni, composizioni)

• Confronto timbrico e riconoscimento vocale

• Trascrizioni e riconoscimento parole

Miti e realtà dell’audio forensics

Il suono
• Variazione, rispetto a un valore costante,
della pressione dell’aria

Il suono
• La variazione ha andamento sinusoidale

Il suono
• Il numero di cicli al secondo è la frequenza

Il suono
• Il periodo è il tempo impiegato per un ciclo

Il suono
• La lunghezza d’onda è la distanza tra due punti
corrispondenti (per esempio due massimi successivi)

Il suono
• L’ampiezza è lo scostamento massimo
dalla posizione neutra di equilibrio

Campionamento
• Convertire tempo e ampiezza da continui a
discreti, quantizzandoli in base all’esigenza

Campionamento
• Maggiore è la frequenza, migliore il campionamento

Campionamento
• Errori di campionamento dovuti a frequenza di
campionamento più bassa di quella del segnale
• Frequenza di Nyquist: la frequenza di campionamento deve essere
almeno il doppio della max frequenza presente nel segnale

Rappresentazioni del suono
• Tempo-Ampiezza (Waveform)

• Tempo-Frequenza (Spectrogram)
Lineare

• Tempo-Frequenza (Spectrogram)
Logaritmico

• Per farci un’idea
indicativa dello
spettrogramma,
pensiamo a un
carillon: il tempo
scorre e i buchi sulla
piastra indicano le
note da suonare

Software Commerciali
• Sony Sound Forge + Spectra Tools

• Adobe Audition

• Avid Pro Tools

• iZotope RX 4

• Speech Pro

• Multi Speech 3700

Software Open Source
• Audacity

• PRAAT

• SonicVisualizer

• Speech Filing System

• SoX

• Multipiattaforma

• Open Source

• Plugin, ﬁltri ed effetti (ancheVST)

• Multitraccia

• Potenti funzioni di analisi e visualizzazione

Audacity
• Waveform

Audacity
• Spettrogramma

Audacity
• Waveform + Spettrogramma

Audacity
• Plot Spectrum

Audacity
• Livello del suono in uscita (RMSValue)
CR: media livello

CP: livello
corrente

RP: livello recente

MP: livello
massimo
CPCR MP ML

Audacity
• Riproduzione continua: SELECT + SHIFT + PLAY

Audacity
• Noise Removal

Audacity
• Rimozione frequenze alte/basse (low/high pass)

Audacity
• Rimozione frequenze speciﬁche (ad esempio disturbi da linea elettrica)

Audacity
• Riproduzione a rallentatore o velocizzata

Audacity
• Funzioni di analisi

Audacity
• Filtri ed effetti

Audacity
• Filtri ed effetti di terze
parti

• Scritto da Paul Boersma e David Weenink,
Phonetic Sciences, University of Amsterdam


• Potente per analisi e sintesi fonetica

• Con un po’ di lavoro arriva 
ai livelli dei sw professionali

• Supporta scripting

• Sì, ha un logo assurdo…
PRAAT

• Una volta caricato
il ﬁle è possibile
scegliere tra
numerose attività,
per ora ci limitiamo
alla visualizzazione
delle forme d’onda
e degli
spettrogrammi
PRAAT

PRAAT

PRAAT
• Disegno di
spettrogrammi
di un intervallo

• Seleziono
intervallo:
Spectrum ->
View Spectral
Slice

PRAAT
• Sullo
spettrogramma
possiamo
decidere di
ascoltare
soltanto le
frequenze
desiderate
isolando le altre

PRAAT
• Esempio di utilizzo: valutare se esiste un taglio nella
registrazione utilizzando intensità o frequenze
caratteristiche

PRAAT
• Esempio di utilizzo: segmentare le parole
per riconoscere il parlato e confrontarlo

SOX - Sound Exchange
• “Coltellino svizzero” dell’audio processing

• Conversione da numerosi formati

• Applicazione di effetti

• Disegno di spettrogrammi


• Open Source

• Applicazione di effetti a
catena

• sox telefonata.wav
out.wav remix - norm
-3 highpass 22 gain -3
rate 48k norm -3 dither

• sox telefonata.wav
test.wav reverse reverb

• Sintesi del
suono (es. LA-7
con suono di
organo)

• play -n -c1 synth
sin %-12 sin %-9
sin %-5 sin %-2
fade h 0.1 1 0.1

sox telefonata.wav -n spectrogram

Immagini e suoni
• I suoni possono essere visualizzati come
immagine, editati e ricodiﬁcati/ascoltati (es. per
rimuovere/copiare/incollare frequenze)

• Spectra Layers, RX4, ma anche con PRAAT e
Audacity

• Questo signiﬁca che si può “sintetizzare”
un’immagine e ascoltarne il contenuto dove la
posizione dei pixel indica le frequenze e il colore
l’intensità del suono

Immagini e suoni
Inverto i colori

Immagini e suoni

Immagini e suoni
• Free & OS

• imageSpectrogram: https://github.com/plurSKI/imageSpectrogram

• Free

• Audio Paint: http://www.nicolasfournel.com/audiopaint.htm

• Virtual Ans: http://www.warmplace.ru/soft/ans/

• Commerciali

• PhotoSounder: http://photosounder.com/

• MetaSynth: http://www.uisoftware.com/MetaSynth/index.php

• Audible Ink: https://itunes.apple.com/it/app/audible-ink/id331533183

• SonicPhoto: http://www.skytopia.com/software/sonicphoto/

Q & A
• Domande?

• Suggerimenti?

• Osservazioni?

• Contatti?

paolo@dalchecco.it - @forensico 
www.dalchecco.it / www.difob.it

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