python音频频谱_Python读取WAV音频文件画频谱的方法

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：

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文件的信息及求出波形峰值的结果如下图所示：

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：

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。

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