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python音频处理用到的操作的示例代码(python音频文件读写)

编辑:rootadmin

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前言

本文主要记录python下音频常用的操作,以.wav格式文件为例。其实网上有很多现成的音频工具包,如果仅仅调用,工具包是更方便的。

更多pyton下的操作可以参考: 用python做科学计算

1、批量读取.wav文件名:

这里用到字符串路径:

1.通常意义字符串(str)2.原始字符串,以大写R 或 小写r开始,r'',不对特殊字符进行转义3.Unicode字符串,u'' basestring子类

如:

三者等价,右划线为转义字符,引号前加r表示原始字符串,而不转义(r:raw string).

常用获取帮助的方式:

2、读取.wav文件

wave.open 用法:

mode可以是:

‘rb',读取文件;

‘wb',写入文件;

不支持同时读/写操作。

Wave_read.getparams用法:

其中最后一行为常用的音频参数:

nchannels:声道数 sampwidth:量化位数(byte) framerate:采样频率 nframes:采样点数

单通道

对应code:

结果图:

多通道

这里通道数为3,主要借助np.reshape一下,其他同单通道处理完全一致,对应code:

效果图:

单通道为多通道的特例,所以多通道的读取方式对任意通道wav文件都适用。需要注意的是,waveData在reshape之后,与之前的数据结构是不同的。即waveData[0]等价于reshape之前的waveData,但不影响绘图分析,只是在分析频谱时才有必要考虑这一点。

3、wav写入

涉及到的主要指令有三个:

参数设置:

待写入wav文件的存储路径及文件名:

数据的写入:

单通道数据写入:

多通道数据写入:

多通道的写入与多通道读取类似,多通道读取是将一维数据reshape为二维,多通道的写入是将二维的数据reshape为一维,其实就是一个逆向的过程:

这里用到struct.pack(.)二进制的转化:

python音频处理用到的操作的示例代码(python音频文件读写)

例如:

4、音频播放

wav文件的播放需要用到pyaudio,安装包点击这里。我将它放在Scripts文件夹下,cmd并切换到对应目录

pyaudio安装完成。

Pyaudio主要用法:

主要列出pyaudio对象的open()方法的参数:

rate:采样率 channels:声道数 format:采样值的量化格式,值可以为paFloat、paInt、paInt、paInt、paInt8等。下面的例子中,使用get_from_width()将值为2的sampwidth转换为paInt. input:输入流标志,Ture表示开始输入流 output:输出流标志

给出对应code:

因为是python3.5,判断语句if data == b'': break 的b不能缺少。

5、信号加窗

通常对信号截断、分帧需要加窗,因为截断都有频域能量泄露,而窗函数可以减少截断带来的影响。

窗函数在scipy.signal信号处理工具箱中,如hamming窗:

利用上面的函数,绘制hanning窗:

6、信号分帧

信号分帧的理论依据,其中x是语音信号,w是窗函数:

加窗截断类似采样,为了保证相邻帧不至于差别过大,通常帧与帧之间有帧移,其实就是插值平滑的作用。

给出示意图:

这里主要用到numpy工具包,涉及的指令有:

np.repeat:主要是直接重复 np.tile:主要是周期性重复

对比一下:

向量情况:

矩阵情况:

对于数据:

repeat操作:

tile操作:

对应结果:

对应分帧的代码实现:

这是没有加窗的示例:

如果需要加窗,只需要将函数修改为:

其中窗函数,以hamming窗为例:

调用即可。

7、语谱图

其实得到了分帧信号,频域变换取幅值,就可以得到语谱图,如果仅仅是观察,matplotlib.pyplot有specgram指令:

标签: python音频文件读写

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