用python(numpy)复现matlab代码

最近在做语音信号处理相关的项目，在Xilinx PYNQ Z2上实现SRP-PHAT算法，一起做的同学提供了算法的matlab版本，因为PYNQ是基于python的Jupyter Lab开发，所以要将SRP-PHAT用python重写，在转换时遇到了很多细节问题，花了不少时间，在此记录下来，方便大家参考。

复现期间这个官方手册给予了我不小帮助：NumPy for MATLAB users — NumPy v1.21 Manual

1.语音信号一般是一维的序列，将其读入到某一python变量时，它是没有行与列的概念的

例如：

data1,fs = read_wav_file("mic1.wav")  # data1是音频数据，fs是该音频的采样频率
print(data1.shape)>> (190208,)

这里data1并不是1行190208列的行向量，也不是190208行1列的列向量，对其转置一下，输出不变

data1,fs = read_wav_file("mic1.wav")  # data1是音频数据，fs是该音频的采样频率
data1 = data1.T
print(data1.shape)>> (190208,)

如果要获得1行190208列的data1，就要进行一次reshape了：

data1,fs = read_wav_file("mic1.wav")  # data1是音频数据，fs是该音频的采样频率
data1 = data1.reshape(1,-1)
print(data1.shape)>> (1,190208)

2.python3后，数字的除法运算默认使用浮点数运算，如果除法要得整数结果，除法的运算符号应该是 //

例如：

window_len = 256
fft_bin = window_len / 2 + 1

window_len = 256
fft_bin = window_len // 2 + 1

3.循环

matlab中"for t = 1:360"，其中t从1取到360，对应python的"for t in range(1,361)"

4.数组：

定义数组时二者是一样的。

对数组进行索引时，matlab中的array(1,10)对应python中的array[0,9]，因为python是从0开始索引的。

对数组进行切片时，matlab中的array(1:10,:)对应python中的array[0:10,:]，都是取数组array的第1到10行及所有列，python的[0:10]是包含0不包含10的。

5.hanning窗

matlab中的hanning窗使用：

window = hanning(window_len);

这是所生成hanning窗的头部数据：

python中，numpy也有对应的hanning函数，不过生成的窗和matlab略有不同：

window = np.hanning(window_len)

hanning窗头部数据:

可见，第一行多了0，相应的尾部也多一个0：

解决办法是生成窗时多用两个点，同时去掉首位的0：

window = np.hanning(window_len+2)[1:-1]

这样就可以了！

6.快速傅里叶变换（FFT）

matlab进行FFT的方式和python是有区别的，

matlab中进行FFT： x_fft = fft(x1);

在python中用numpy实现FFT需要加上axis参数，即：

x_fft = np.fft.fft(x1,axis=0)

这样二者就一致了