scipy.signal.chirp — SciPy v1.8.0 Manual

1 说明

如何自己产生一个声波？采用signal.chirp产生声波，对声波读、存、参数设定，等声波操作，都依靠一个叫Wav的对象完成。

2 读文件Wave_read Objects

Wave_read Objects对象是由open（）返回，Wave_read Objects内部函数是：

Wave_read.close()

如果流被wave打开，请关闭它，并使实例不可用。这在对象集合中自动调用。

Wave_read.getnchannels()

返回音频通道数（1个用于单声道 mono，2个用于立体声 stereo）。

Wave_read.getsampwidth()

返回以字节为单位的样本宽度。

Wave_read.getframerate()

返回采样频率。

Wave_read.getnframes()

返回音频帧数。

Wave_read.getcomptype()

返回压缩类型（“无”是唯一受支持的类型，因wav格式从不压缩）。

Wave_read.getcompname()

压缩getcomptype（）的人能读格式。通常“不压缩”平行“无”。

Wave_read.getparams()

返回一个属性名称的列组：(nchannels, sampwidth, framerate, nframes, comptype, compname), equivalent to output of the get*() methods.

Wave_read.readframes(n)

读取第n个帧的声音采样信号，以 bytes 格式读入。

Wave_read.rewind()

将文件指针倒回音频流的开头。

以下两种方法是为了与aifc模块兼容而定义的，不做任何有趣的事情。

Wave_read.getmarkers()

Returns None.

Wave_read.getmark(id)

Raise an error.

The following two methods define a term “position” which is compatible between them, and is otherwise implementation dependent.

Wave_read.setpos(pos)

Set the file pointer to the specified position.

Wave_read.tell()

Return current file pointer position

3 存储 Wave_write Objects¶

对于可查找的输出流，wave头将自动更新，以反映实际写入的帧数。对于不可见流，写入第一帧数据时，nframes值必须准确。通过调用setnframes（）或setparams（），在调用close（）之前写入的帧数，然后使用writeframesraw（）写入帧数据，或者通过调用writeframes（）写入所有要写入的帧数据，可以获得准确的nframes值。在后一种情况下，writeframes（）将计算数据中的帧数，并在写入帧数据之前相应地设置nframes。

Wave_write.close()

确保nframes是正确的，如果文件是由wave打开的，关闭该文件。此方法在对象集合中调用。如果输出流不可查找且nframes与实际写入的帧数不匹配，则会引发异常。

Wave_write.setnchannels(n)

设置通道

Wave_write.setsampwidth(n)

设置采样宽度 n bytes.

Wave_write.setframerate(n)

设置帧的速率. 在版本3.2中更改：此方法的非整数输入被四舍五入到最接近的整数。

Wave_write.setnframes(n)

将帧数设置为n。如果实际写入的帧数不同，这将在以后更改（如果输出流不可查找，则此更新尝试将引发错误）。

Wave_write.setcomptype(type, name)

设置压缩类型和描述。目前，仅支持压缩类型NONE，这意味着不支持压缩。

Wave_write.setparams(tuple)

获取属性的元组，元组应该是（nchannels、sampwidth、framerate、nframes、comptype、compname），其值对set*（）方法有效。设置所有参数。

Wave_write.tell()

返回文件中的当前位置，与Wave_read的免责声明相同。告诉（）并挥手阅读。setpos（）方法。

Wave_write.writeframesraw(data)

编写音频帧，但不更正nframes。在版本3.4中更改：现在接受任何类似对象的字节。

Wave_write.writeframes(data)

编写音频帧并确保nframes是正确的。如果输出流不可查找，并且写入数据后写入的帧总数与之前为nframes设置的值不匹配，则会引发错误。

Changed in version 3.4: Any bytes-like object is now accepted.

4 signal.chirp函数

函数说明：

Frequency-swept名叫余弦信号发生器。

在下文中，‘Hz’应解释为“每单位循环数”；此处不要求单位为一秒。重要的区别是旋转单位是周期，而不是弧度。同样，t可以表示空间而不是时间。

函数格式：

scipy.signal.chirp(t, f0, t1, f1, method='linear', phi=0, vertex_zero=True)

参数：

t：array_like

评估波形的时间。

f0：float

在时间t = 0处的频率(例如Hz)。

t1：float

指定f1的时间。

f1：float

在时间t1处的波形频率(例如Hz)。

method：{‘linear’, ‘quadratic’, ‘logarithmic’, ‘hyperbolic’}, 可选参数

频率扫描的种类。如果未给出，则假定为线性。有关更多详细信息，请参见下面的注释。

phi：float, 可选参数

相位偏移，以度为单位。默认值为0。

vertex_zero：bool, 可选参数

仅当方法为‘quadratic’时才使用此参数。它确定抛物线的顶点(即频率的图表)是在t = 0还是在t = t1。

返回值：

y：ndarray

包含在t处以请求的time-varying频率评估的信号的numpy数组。更准确地说，函数返回cos(phase + (pi/180)*phi)其中相是整数(从0到t的)2*pi*f(t)。f(t)在下面定义。

5、Python代码

#!usr/bin/env python
#code=utf-8from tkinter import *
import wave
import numpy as np
import scipy.signal as signal
import matplotlib.pyplot as plt
import syssys.setrecursionlimit(1000000)#define the params of wave
channels = 1
sampwidth = 2
framerate = 9600
file_name = 'sweep.wav'
frequency_begin = 1
frequency_end = 100
#define the time of wave
time = 1def Generate_Wav():#generate the time bart = np.arange(0,time,1.0/framerate)#generate the chirp signal from 300 to 3300Hzwave_data = signal.chirp(t, frequency_begin, time, frequency_end, method = 'linear')*1000#cast to the type of shortwave_data = wave_data.astype(np.short)#open a wav documentf = wave.open(file_name,"wb")#set wav paramsf.setnchannels(channels)f.setsampwidth(sampwidth)f.setframerate(framerate)#turn the data to stringf.writeframes(wave_data.tobytes())f.close()def my_button(root,label_text,button_text,button_func):'''''function of creat label and button'''#label detailslabel = Label(root)label['text'] = label_textlabel.pack()#label detailsbutton = Button(root)button['text'] = button_textbutton['command'] = button_funcbutton.pack()def read_wave_data(file_path):#open a wave file, and return a Wave_read objectf = wave.open(file_path,"rb")#read the wave's format infomation,and return a tupleparams = f.getparams()#get the infonchannels, sampwidth, framerate, nframes = params[:4]#Reads and returns nframes of audio, as a string of bytes.str_data = f.readframes(nframes)#close the streamf.close()#turn the wave's data to arraywave_data = np.frombuffer(str_data, dtype = np.short)time = np.arange(0, nframes) * (1.0/framerate)return wave_data, timedef Plot_Wav():wave_data, time = read_wave_data(file_name)plt.plot(time, wave_data)plt.grid(True)plt.show()def main():root = Tk()my_button(root, 'Generate a sweep wav', 'Generate', Generate_Wav)my_button(root, 'Plot the wav', 'Plot', Plot_Wav)root.mainloop()if __name__ == "__main__":main()

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