WAV文件中使用有符合整形数

提问

老师，这个波形为什么抓取出来是这个样子？应该是连续的sin吧？这个是从你发的网盘链接里面下载的我用播放器画出的波形。

声音信号绘制波形

我自己使用单片机，发出的声音不太一样，但是波形就是您之前推文里的那个。就像下面的波形图所显示的钠盐。

刚才是我自己单片机生成的波形老师发的chirp.wav，用Matplot没问题。但是从喇叭里面发出来，就会很奇怪，而且播放器上面的波形也不对。

自己使用单片机产生的波形

问题回复

问题分析

在生成最终的声音.wav文件的时候，使用的是16bit整型数。在python程序中为：

wavefile.setparams((1, 2, 10000, wavelen, 'NONE', 'Tsinghua'))
函数中的参数定义分别是：(nchannels, sampwidth, framerate, nframes, comptype, compname),

生成wave波形数据使用公式如下，这将产生带有符号的16位整形数字：
data=int[sin⁡(2πθ)⋅0x3FFF]data = {\mathop{\rm int}} \left[ {\sin \left( {2\pi \theta } \right) \cdot 0x3FFF} \right]data=int[sin(2πθ)⋅0x3FFF]

Chip波形前面300个数据点绘制的波形如下：

有符合16位整型数波形

在写入wave文件之前，需要将生成的数据转换成无符号整形数字，使用二进制补码方式进行转换：

    sd = int(sin(angle * 2 * pi) * 0x3fff)if sd < 0: sd = 0x10000+sd

这样wave文件的波形就变成如下图所示了：

修改成有符合整型数的波形

而在之前没有按照二进制补码方式转换，而是直接采用16位无符号整形数来表示音频数据，转换的程序代码如下：

    sd = int(sin(angle * 2 * pi) * 0x3fff) + 0x7fff

这样绘制出来的波形如下。虽然它的波形完整，但与.wav文件所使用的有符号16位整型数据不符合，所以播放出来的声音出现较大的失真。

无符号16整型数波形

产生声音文件的PYTHON程序

谢谢你反馈的信息，根据前面的分析，重新修改了chirp波形文件生成python程序。后面也给出了最终的下载音频文件链接。

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# SOUNDWAV.PY                  -- by Dr. ZhuoQing 2020-03-23
#
# Note:
#============================================================from headm import *
import wave#------------------------------------------------------------
data_num    = 2048
ts = 1.0e-4
start_freq = 250
end_freq = 2000sounddata = []
zerodata = []
angle = 0for i in range(data_num):
#    sd = int((sin(angle * 2 * pi) + 1) * 0x3fff)# + 0x7fffsd = int(sin(angle * 2 * pi) * 0x3fff)if sd < 0: sd = 0x10000+sdsounddata.append(sd)zerodata.append(0)freq = (end_freq - start_freq) * i / data_num + start_freqangle = freq * ts + angle#------------------------------------------------------------
segnum = 20
wavedata = []for i in range(segnum):wavedata.extend(sounddata)wavedata.extend(zerodata)wavelen = len(wavedata)wavedatabytes = b''
for num in wavedata:wavedatabytes = wavedatabytes + num.to_bytes(byteorder='little', length=2)#------------------------------------------------------------
wavefile = wave.open(r'd:\temp\chirp.wav', 'wb')
wavefile.setparams((1, 2, 10000, wavelen, 'NONE', 'Tsinghua'))
wavefile.writeframes(wavedatabytes)
wavefile.close()printf('\a')
#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : SOUNDWAV.PY
#============================================================