# 帳票設計書 5-TensorBoardサマリー（Audio）

## 概要

本ドキュメントは、音声データをイベントファイルに記録し、TensorBoardで可視化・再生可能な形式で出力するサマリー帳票の設計を定義する。

### 本帳票の処理概要

TensorBoardサマリー（Audio）は、音声テンソルデータをTensorBoardイベントファイルに記録し、TensorBoard上で音声の再生と波形表示を可能にする帳票出力機能である。

**業務上の目的・背景**：音声認識モデルや音声合成モデル（TTS）の開発において、トレーニング中の音声出力品質をリアルタイムで確認する必要がある。本帳票により、生成音声の品質確認やデータ前処理の検証をTensorBoard上で直感的に実施できる。

**帳票の利用シーン**：テキスト読み上げモデルの合成音声確認、音声分離モデルの出力確認、音声データ拡張パイプラインの検証、音声分類モデルの入力データ確認などの場面で利用される。

**主要な出力内容**：
1. タグ名（音声データの識別名）
2. 音声テンソルデータ（2Dテンソル: [batch, samples]または[batch, samples, channels]）
3. サンプリングレート（sample_rate）
4. ステップ番号
5. 最大出力数（max_outputs）

**帳票の出力タイミング**：`tf.summary.audio()`関数の呼び出し時に出力される。

**帳票の利用者**：音声処理研究者、MLエンジニア、データサイエンティスト

## 帳票種別

イベントログ（TensorBoardサマリー）

## 利用画面

| 画面No | 画面名 | URL/ルーティング | 出力操作 |
|--------|--------|-----------------|---------|
| N/A | TensorBoard Audioダッシュボード | http://localhost:6006/#audio | `tf.summary.audio()` API呼び出し |

## 出力形式

### 基本仕様

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| ファイル形式 | TFEventファイル（Protocol Buffersバイナリ） |
| 用紙サイズ | N/A |
| 向き | N/A |
| ファイル名 | `events.out.tfevents.{timestamp}.{hostname}.v2` |
| 出力方法 | FileWriter経由でイベントファイルに追記 |
| 文字コード | N/A（バイナリ形式） |

### PDF固有設定

N/A

### Excel固有設定

N/A

## 帳票レイアウト

### レイアウト概要

音声テンソルがWAV形式にエンコードされてイベントファイルに記録される。TensorBoard上では波形表示と再生ボタンで表示される。

```
[イベントファイル内レコード構造]
+-------------------------------------+
| Event                               |
|  +- wall_time (double)              |
|  +- step (int64)                    |
|  +- summary                         |
|       +- value[]                    |
|            +- tag (string)          |
|            +- audio                 |
|            |    +- sample_rate      |
|            |    +- num_channels     |
|            |    +- length_frames    |
|            |    +- encoded_audio    |
|            |    +- content_type     |
|            +- metadata              |
+-------------------------------------+
```

### ヘッダー部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 |
|----|-------|------|-------------|---------|
| 1 | タグ | サマリーの識別名 | `name`引数 | 文字列 |
| 2 | ステップ | 記録時点のステップ番号 | `step`引数 | int64 |

### 明細部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 | 列幅 |
|----|-------|------|-------------|---------|-----|
| 1 | 音声データ | 音声波形テンソル | `tensor`引数 | WAVエンコード | N/A |
| 2 | サンプリングレート | 音声のサンプリングレート（Hz） | `sample_rate`引数 | 浮動小数点数 | N/A |
| 3 | 最大出力数 | バッチから記録する最大音声数 | `max_outputs`引数 | 整数 | N/A |

### フッター部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 |
|----|-------|------|-------------|---------|
| 1 | メタデータ | SummaryMetadata | 自動生成 | Protocol Buffers |

## 出力条件

### 抽出条件

| 条件名 | 説明 | 必須 |
|-------|------|-----|
| デフォルトSummaryWriter | 設定済みであること | Yes |
| 記録条件 | `record_if()`がTrue | Yes |
| ステップ値 | 指定必須 | Yes |
| sample_rate | サンプリングレート | Yes |
| max_outputs | 最大出力数 | Yes |

### ソート順

| 優先度 | 項目 | 昇順/降順 |
|-------|------|---------|
| 1 | ステップ番号 | 昇順 |

### 改ページ条件

N/A

## データベース参照仕様

### 参照テーブル一覧

| テーブル名 | 用途 | 結合条件 |
|-----------|------|---------|
| N/A | N/A | N/A |

### テーブル別参照項目詳細

N/A

## 計算仕様

### 計算項目一覧

| 項目名 | 計算式 | 端数処理 | 備考 |
|-------|-------|---------|------|
| 音声エンコード | C++カーネルでWAVエンコード | N/A | write_audio_summaryオペレーション内 |
| ステップ値 | `ops.convert_to_tensor(step, dtypes.int64)` | N/A | int64にキャスト |

## 処理フロー

### 出力フロー

```mermaid
flowchart TD
    A[tf.summary.audio呼び出し] --> B{SummaryWriter設定済み?}
    B -->|No| C[no_op返却]
    B -->|Yes| D{should_record_summaries?}
    D -->|No| E[False返却]
    D -->|Yes| F[stepの検証・取得]
    F --> G[テンソルをCPUに移動]
    G --> H[gen_summary_ops.write_audio_summary呼び出し]
    H --> I[音声WAVエンコード・イベントファイル書き込み]
    I --> J[True返却]
```

## エラー処理

### エラーケース一覧

| エラー種別 | 発生条件 | 表示メッセージ | 対処方法 |
|----------|---------|--------------|---------|
| ValueError | stepが未設定 | `No step set.` | step引数を指定する |
| RuntimeError | クローズ済みSummaryWriter | `SummaryWriter is already closed` | 新しいWriterを作成する |

## パフォーマンス要件

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| 想定データ件数 | max_outputs数の音声クリップ/ステップ |
| 目標出力時間 | 音声長に依存（数ミリ秒〜数百ミリ秒） |
| 同時出力数上限 | SummaryWriter単位 |

## セキュリティ考慮事項

- 音声データにはプライバシーに関わるコンテンツ（音声、会話内容等）が含まれる可能性があるため、アクセス制御が必要
- イベントファイルの権限管理を適切に行う

## 備考

- sample_rateパラメータは音声の正確な再生に必要であり、元データのサンプリングレートと一致させる必要がある
- max_outputsでバッチから記録する音声クリップ数を制限可能

---

## コードリーディングガイド

本帳票を理解するために参照すべきファイルと、推奨する読み解き順序を以下に示す。

### 推奨読解順序

#### Step 1: データ構造を理解する

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 1-1 | summary.proto | `tensorflow/core/framework/summary.proto` | Summary.Audio構造（sample_rate, num_channels, length_frames, encoded_audio_string, content_type） |

#### Step 2: エントリーポイントを理解する

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 2-1 | summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | `audio()`関数（行998-1013）: sample_rateとmax_outputs付きでwrite_audio_summary呼び出し |

**主要処理フロー**:
1. **行1000-1001**: stepの選択
2. **行1002-1011**: function定義 - `gen_summary_ops.write_audio_summary`呼び出し（tensor, sample_rate, max_outputs指定）
3. **行1013**: `summary_writer_function()`へ委譲

#### Step 3: 共通のSummaryWriter機構

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 3-1 | summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | summary_writer_function()（行875-904） |

### プログラム呼び出し階層図

```
tf.summary.audio()
    |
    +-- audio() [行998]
            |
            +-- _choose_step() [行1227]
            +-- summary_writer_function() [行875]
                    |
                    +-- _legacy_contrib_should_record_summaries()
                    +-- gen_summary_ops.write_audio_summary()
                            |
                            +-- SummaryWriter._resource
```

### データフロー図

```
[入力]                           [処理]                           [出力]

name (string) -------------+
                            |
tensor [B,samples] --------+---> audio()
                            |      |
step (int64) --------------+      +-- identity(tensor) -> CPU
                            |      +-- write_audio_summary
sample_rate (float) -------+      |     +-- WAVエンコード
                            |      |
max_outputs (int) ---------+      v
                           events.out.tfevents.*
```

### 関連ファイル一覧

| ファイル | パス | 種別 | 役割 |
|---------|------|------|------|
| summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | ソース | audio()関数定義（行998-1013） |
| gen_summary_ops.py | `tensorflow/python/ops/gen_summary_ops.py` | 生成コード | write_audio_summaryバインディング |
| summary.proto | `tensorflow/core/framework/summary.proto` | 定義 | Summary.Audio定義 |
