MP3 Audio Denoising and Normalization Pipeline

概要

本プログラムは、MP3音声ファイルを対象に、以下のようにノイズ除去処理を自動で行う音声処理パイプラインです

MP3音声ファイルからノイズを除去したMP3音声ファイルおよびノイズだけのMP3ファイルに分離します。

1. MP3 → WAV変換
   • pydubを使用してMP3をWAVに変換
   • WAVに変換することで、librosaやnoisereduceなどの数値処理ライブラリで扱いやすい形式に変換
2. ノイズ除去（Denoising）
   • noisereduceライブラリを利用
   • スペクトログラムベースのノイズ推定により、音声信号から背景ノイズを削減
   • ユーザー指定でノイズ除去強度（prop_decrease）を調整可能
3. 音量正規化
   • 最大振幅を指定値に揃えることで音量を均一化
   • ノイズ除去による音量低下を補正
4. WAV → MP3変換
   • 処理後の音声を再びMP3に変換
   • 元のMP3形式に戻すことで、汎用的な再生環境で利用可能

技術的特徴

• Pythonライブラリ利用
  • 音声読み込み・処理: librosa, numpy, soundfile
  • 音声形式変換: pydub
  • ノイズ除去: noisereduce
• コマンドライン引数対応: 入力ファイル、ノイズ除去強度、音量正規化値を動的に指定可能
• 軽量でCPU実行可能: 外部GPUや学習済みモデルを必要とせず、Python環境だけで処理可能

用途例

• 自宅録音やボイスメモのノイズ軽減
• ポッドキャスト、ナレーション、YouTube音声の品質改善
• 音声データ前処理（ASRや音声解析の精度向上）

インストール方法

Pythonをインストールするには、Python公式サイト（python.org）からインストーラーをダウンロードし、実行します。
インストールするPythonバージョンは3.10.11でお願いします。
Python 3.10.11 - April 5, 2023
Note that Python 3.10.11 cannot be used on Windows 7 or earlier.
Download Windows installer (64-bit)
というところからダウンロードして実行してください。
インストーラ実行画面の「Add Python to PATH」にチェックを入れ、インストール後にコマンドプロンプトでpython --versionと入力してバージョンが表示されれば完了です。

    pip install -r requirementsdenoise.txt
    

FFmpegをダウンロード:
FFmpegの公式ダウンロードページ（https://www.ffmpeg.org/download.html）にアクセスします。
Windowsアイコンをクリックし、gyan2などの提供元からffmpeg-release-essentials.zipをダウンロードします。
ファイルを展開:
ダウンロードしたZIPファイルを、C:\などの分かりやすい場所に展開します。（例: C:\ffmpeg）
システムパスに追加:
Windowsのスタートメニューで「環境変数」と検索し、「システム環境変数の編集」を開きます。
「環境変数」ボタンをクリックします。
システム環境変数のリストからPathを選択して「編集」をクリックします。
「新規」をクリックし、展開したフォルダ内のbinフォルダのパス（例: C:\ffmpeg\bin）を追加します。
確認:
コマンドプロンプトでffmpeg -versionと実行して、バージョン情報が表示されれば成功です。

使い方

python denoise.py 入力ファイル.mp3 [prop_decrease] [peak]
説明：
  prop_decrease: 0.0〜1.0 (ノイズ除去の強さ, 小さいほど声を残す, default=0.5)
  peak: 音量正規化の最大値 (default=1.5)

ノイズを除いてにした音　入力ファイル名_clean.mp3
ノイズだけの音 入力ファイル名_noise.mp3