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{{2}^{15}}\text{=}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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