ITU-T G.227 疑似音声信号発生器

無線機の特性試験の試験方法に登場する「疑似音声信号発生器」を WebAudio で実現します。

「擬似音声発生器は、白色雑音をＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．227の特性を有するフィルタによって帯域制限したものとする。」

仕組みや利用技術

WebAudio で音声を生成しています。白色雑音を生成するために AudioWorkletNode を使用しています（主要ブラウザで広くサポート）。

注意: AudioWorklet は HTTPS 環境または localhost でのみ動作します。

測定器としての使用方法

実際の無線機測定に使用する場合は、以下のガイドを参照してください：

• 測定器としての使用ガイド - DAC選定、校正方法、セットアップ手順

ITU-T G.227 のフィルタ設計

ITU-T G.227 記載のアナログフィルタを双一次変換してデジタルIIRフィルタとし、さらにFIRで補正しています。係数の算出は以下の通り Jupyter Notebook で行いました。

理論特性に対する誤差（RMSE）:

帯域	44100Hz	48000Hz
10Hz〜ナイキスト	0.024 dB (0.27%)	0.021 dB (0.25%)
G.227 Figure 2 範囲 (50Hz-10kHz)	0.002 dB (0.03%)	0.002 dB (0.02%)
電話音声帯域 (300Hz-3.4kHz)	0.002 dB (0.02%)	0.001 dB (0.02%)

帯域別総パワー誤差（理論値とのエネルギー比）:

帯域	44100Hz	48000Hz
10Hz〜ナイキスト	-0.0001 dB (-0.003%)	-0.0001 dB (-0.003%)
G.227 Figure 2 範囲 (50Hz-10kHz)	-0.0001 dB (-0.003%)	-0.0001 dB (-0.003%)
電話音声帯域 (300Hz-3.4kHz)	+0.0002 dB (+0.004%)	+0.0002 dB (+0.004%)

• https://nbviewer.jupyter.org/github/cho45/pseudo-audio-signal/blob/master/docs/03-iir-fir.ipynb

実装アーキテクチャ

信号処理フロー

White Noise → IIR Filter → FIR Filter → Output
Generator      (4th order)   (Correction)
   |               |             |
AudioWorklet   coeffs.iir    coeffs.fir

雑音発生方式

ホワイトノイズ生成には Box-Muller変換 を使用し、正規分布に従う高品質な雑音を生成しています：

フィルタ係数

すべてのフィルタ係数は coeffs.json に事前計算済みで格納されています（44100Hz / 48000Hz 対応）：

{
  "44100": {
    "iir": { "num": [...], "den": [...] },
    "fir": [...]
  },
  "48000": { ... }
}

係数の再生成は scripts/generate_coeffs.py で行えます。

WebAudio API実装

const sr = audioContext.sampleRate;  // 44100 or 48000
const c = coeffs[sr];

// IIRフィルタ (4次)
const iirFilter = audioContext.createIIRFilter(c.iir.num, c.iir.den);

// FIRフィルタ (畳み込み)
const firFilter = audioContext.createConvolver();
// c.fir をインパルス応答として設定

この2段階のフィルタリングにより、ITU-T G.227の理論特性を高精度で実現しています。

参考資料

• 別表第三十五 証明規則第２条第１項第12号に掲げる無線設備の試験方法 (アマチュア無線機の試験方法)
• ITU-T Recommendation G.227