Microsoft Word - scilab_intro.doc

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1 Scilab の使い方 (1/14) Scilab は "SCIence LABoratory" の略 フランスの国立研究機関 INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et Automatique) が作成 配布しているフリーのシミュレーション ソフト Scilab のホームページは 機能的には MATLAB と同等だが MATLAB と 100% コンパチブルでは無い. MATLAB のプログラム (M ファイル ) を読み込む関数もあり 慣れれば手作業での Scilab <---> MATLAB 間のプログラムの移植も容易. MATLAB よりも扱えるデータサイズが大きいのは非常に便利. かなり大きい wav ファイルを読み込んでフィルタ処理をすることなども出来る. MATLAB とのコンパチビリティが高いフリーの MATLAB クローンとしては OCTAVE が有名.( おもに UNIX 系 OS 用の処理系 ) Windows 版の OCTAVE もあるが Scilab と比較するとインストールの手間等が面倒.(Windows 版も UNIX 系 OS に慣れた人向け ) 1

2 Scilab の使い方 (2/14) diary 関数を使ってファイルに操作の履歴を取ることが出来る. ユーザー定義関数のロードや エディターで作成してファイルにセーブしておいたプログラムの実行も可能. -->diary('d:\work\logfile.txt'); // log ファイル指定, ログ開始 -->help diary // オンライン ヘルプ -->diary(0); // ログ停止 -->getf('d:\work\user_func.sci'); // ユーザー定義関数のロード -->exec('d:\work\script.sci'); // プログラムの実行 -->stacksize() // stacksize の確認! ! -->stacksize( ) // stacksize の変更 ( 使用するメモリ容量の拡大 ) -->stacksize() // 変更後の stacksize 確認! ! 2

3 Scilab の使い方 (3/14) ユーザー定義関数の使用例 -->iexor(1, 1)!--error 4 undefined variable : iexor -->getf('d:\work\user_func.sci'); -->iexor(1, 1) 0. user_func.sci function []=cls() // clear screen xbasc(); // function [y]=iexor(x1, x2) // integer exor if (x1==0)&(x2==1) then y=1; elseif (x1==1)&(x2==0) then y=1; else y=0; end 3

4 Scilab の使い方 (4/14) -->log10(3), log(1) // 対数関数 >cos(%pi/4), sin(%pi/4), tan(%pi/4) // 三角関数 >2^16 // 冪 >sqrt(2) // 平方根

5 Scilab の使い方 (5/14) -->%i // 虚数 %i = i -->a=3+2*%i // 複素数 a = i -->b=-2+7*%i // 複素数 b = i -->a*b // 複素数の演算 i -->abs(x), real(x), imag(x), conj(x) // 絶対値, 実数部, 虚数部, 複素共役 i 5

6 Scilab の使い方 (6/14) -->rand() // 乱数 >rand('normal') // 正規乱数に設定 -->rand() >rand('uniform') // 一様乱数に設定 -->rand('info') // 乱数の生成モード確認 uniform -->rand(1:5)! ! 6

7 Scilab の使い方 (7/14) -->x=0:4 // 一次元の配列 ( ベクトル ) x =! ! -->length(x) // 配列長 5. -->x(1) // 配列の引数は 1 から始まる 0. -->x(5) 4. -->y=x+5 y =! ! -->y=2*x y =! ! 7

8 Scilab の使い方 (8/14) -->x=0:4 x =! ! -->y=zeros(1:length(x)); -->for i=1:length(y); y(i)=2^i; end -->y y =! ! -->x+y // 配列どうしの加算! ! -->x-y // 配列どうしの減算! ! -->x.*y // 配列どうしの乗算! ! -->x./y // 配列どうしの除算! ! 8

9 Scilab の使い方 (9/14) -->x=2:4 x =! ! -->y=[-1, 2, 1] y =! ! -->y' // ベクトルの転置! - 1.!! 2.!! 1.! -->x*y' // ベクトルの内積 8. 9

10 Scilab の使い方 (10/14) -->for i=1:20000; x(i)=sin(2*%pi/22050*880*i); end // トーン信号生成 -->savewave('d:\work\t1.wav', x) // データの wav ファイルへのセーブ >x=loadwave('d:\work\mono1.wav'); // wav ファイルの読み込み -->plot(x) -->x=loadwave('d:\work\stereo1.wav'); // ステレオ wav ファイルの読み込み -->for i=1:length(x)/2; y(i)=x(i*2-1); z(i)=x(i*2); end // 左右チャネルの分離 -->length(y), length(z) >xbasc(); plot(y) // ステレオ wav ファイルの左チャネルのグラフ描画 -->xbasc(); plot(z) // ステレオ wav ファイルの右チャネルのグラフ描画 10

11 Scilab の使い方 (11/14) -->mfile2sci('d:/work/mfile1.m', 'd:/work') // MATLAB M ファイルの Scilab プログラムへの変換 begin of translation of d:/work/mfile1.m Unknown function quad,the original calling sequence is used Unknown function fplot,the original calling sequence is used Translation may be wrong (see the //!! comments) end of translation of d:/work/mfile1.m

12 Scilab の使い方 (12/14) -->x=1:10 x =! ! -->y=3*x y =! ! -->write('d:\work\asc1.dat', x, '(e20.10)') // 変数のテキストファイルへのセーブ -->write('d:\work\asc2.dat', [1:length(y);y]', '(e20.10, x, e20.10)') // ファイル セーブ -->write('d:\work\asc3.dat', [1:length(y);y]', '(f20.10, x, f20.10)') // ファイル セーブ -->save('d:\work\varfile.dat', y) // 変数のセーブ (Scilab 内部フォーマット ) -->y=0 y = 0. -->load('d:\work\varfile.dat', 'y') // セーブした変数のロード -->y y =! ! 12

13 Scilab の使い方 (13/14) -->%pi // 円周率 ( 定数 ) %pi = >x=sin(2*%pi/64*(0:255))+cos(2*%pi/16*(0:255)); // 信号生成 -->plot(x) // 生成波形グラフ描画 -->y=fft(x, -1); // 信号のフーリエ変換 (FFT) -->xbasc(); // グラフのクリア -->plot(abs(y)); // 振幅スペクトル描画 -->xbasc(); plot(real(y)); // フーリエ変換の実部描画 -->xbasc(); plot(imag(y)); // フーリエ変換の虚部描画 -->y=imag(y); // フーリエ変換の虚部の抽出 -->z=real(fft(y, 1)); // 逆フーリエ変換 (IFFT) -->xbasc(); plot(z); // 逆フーリエ変換した信号のグラフ描画 13

14 Scilab の使い方 (14/14) -->x=loadwave('d:\work\in.wav'); // wav ファイルの読み込み Reading Wave file: Microsoft PCM format, 1 channel, 6000 samp/sec byte/sec, 2 block align, 16 bits/samp, data bytes Reading Wave file: Microsoft PCM format, 1 channel, 6000 samp/sec byte/sec, 2 block align, 16 bits/samp, data bytes Input file: using sample rate 6000 size shorts, style signed (2's complement), 1 channel -->h=[1, 2, 5, 8, 10, 8, 5, 2, 1] // FIR フィルタ係数 h =! ! -->y=convol(h, x); // 畳み込み (FIR フィルタ処理 ) -->savewave('d:\work\out.wav', y) // 処理結果の wav ファイル出力 Writing Wave file: Microsoft PCM format, 1 channel, samp/sec byte/sec, 2 block align, 16 bits/samp Finished writing Wave file, data bytes >plot(20*log10(abs(fft([h, zeros(1:2000)], -1)) )); // フィルタ特性のグラフ描画 14