Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例


Posted in Python onMarch 14, 2020

Python 读取WAV文件

import wave
import struct
from scipy import *
from pylab import *
 
#读取wav文件,我这儿读了个自己用python写的音阶的wav
filename = '1.wav'
wavefile = wave.open(filename, 'r') # open for writing
 
#读取wav文件的四种信息的函数。期中numframes表示一共读取了几个frames,在后面要用到滴。
nchannels = wavefile.getnchannels()
sample_width = wavefile.getsampwidth()
framerate = wavefile.getframerate()
numframes = wavefile.getnframes()
 
print("channel",nchannels)
print("sample_width",sample_width)
print("framerate",framerate)
print("numframes",numframes)
 
#建一个y的数列,用来保存后面读的每个frame的amplitude。
y = zeros(numframes)
 
#for循环,readframe(1)每次读一个frame,取其前两位,是左声道的信息。右声道就是后两位啦。
#unpack是struct里的一个函数,用法详见http://docs.python.org/library/struct.html。简单说来就是把#packed的string转换成原来的数据,无论是什么样的数据都返回一个tuple。这里返回的是长度为一的一个
#tuple,所以我们取它的第零位。
for i in range(numframes):
  val = wavefile.readframes(1)
  left = val[0:2]
#right = val[2:4]
  v = struct.unpack('h', left )[0]
  y[i] = v
 
#framerate就是44100,文件初读取的值。然后本程序最关键的一步!specgram!实在太简单了。。。
Fs = framerate
specgram(y, NFFT=1024, Fs=Fs, noverlap=900)
show()

补充知识:matlab生成wav文件并用python验证

在进行频谱分析时,发现MATLAB和python读取wav文件的波形不一致,导致不能得出正确结果,为了验证MATLAB和python哪部分有问题,于是有了这篇博客。

1、需求分析

用MATLAB生成一个正弦波并保存为wav文件,然后用python读取这个wav文件画出波形,查看python读取出来的波形和matlab生成的波形是否一致。

2、代码实现

2.1 MATLAB生成wav文件

Df=5;   %频率间隔
fs = 8000; %采样频率
T = 1/fs; %采样周期
N=fs/Df;  %序列点数
time = (N-1)./fs; %第一个声音片段的总时长
t=0:T:(N-1)./fs;
y = sin(2*pi*200*t); %生成第一个声音片段,注意需要用db2mag()函数把dB转换成magnitude。

sound(y,fs) %可以播放声音的函数 sound()
filename = ('sinwave.wav'); %给文件取名
plot(t,y)
audiowrite(filename,y,fs) %存储.wav音频文件,在这里文件名为sinwave.wav

其中生成的正弦波波形如下图所示:

Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例

2.2 python读取wav文件

import wave
import numpy as np
import pylab as plt

#打开wav文件 ,open返回一个的是一个Wave_read类的实例,通过调用它的方法读取WAV文件的格式和数据。
f = wave.open(r"E:\练习\音频信号处理\spectrum.m\sinwave.wav","rb")
#读取格式信息
#一次性返回所有的WAV文件的格式信息,它返回的是一个组元(tuple):声道数, 量化位数(byte单位), 采
#样频率, 采样点数, 压缩类型, 压缩类型的描述。wave模块只支持非压缩的数据,因此可以忽略最后两个信息
params = f.getparams()
nchannels, sampwidth, framerate, nframes = params[:4]
#读取波形数据
#读取声音数据,传递一个参数指定需要读取的长度(以取样点为单位)
str_data = f.readframes(nframes)
f.close()
#将波形数据转换成数组
#需要根据声道数和量化单位,将读取的二进制数据转换为一个可以计算的数组
wave_data = np.fromstring(str_data,dtype=np.short)
#通过取样点数和取样频率计算出每个取样的时间。
time=np.arange(0,nframes)/framerate
print(params)
print(wave_data.max())#找出正弦波的峰值
#time 也是一个数组,与wave_data[0]或wave_data[1]配对形成系列点坐标
plt.plot(time,wave_data/32768)
plt.show()

python读取wav文件显示出来的正弦波如下图所示:

Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例

python读取wav文件的信息及求出波形峰值的结果如下图所示:

Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例

我们可以看出峰值为32767(该wav文件有16bit,且带一个符号位。215=32768215=32768 ),我们进行归一化处理后的到波形如下图所示:

Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例

由上图可以看出MATLAB生成的正弦波保存为wav文件后,python读取该wav文件。两种语言下正弦波相同。

以上这篇Python 读取WAV音频文件 画频谱的实例就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持三水点靠木。

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