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python - 如何获取 Python 3.x 中录制的音频的频率和幅度？

问题描述

我正在尝试录制音频并以 1 秒的间隔获取音频的平均频率和幅度，而无需写入文件。如果您使用 pyaudio 从文件中读取，有很多例子可以说明如何做到这一点，尽管任何可用于这种特定情况的东西都使用 Python 2.7 库，而 Python 3.x 似乎不存在这些库。

任何帮助，将不胜感激！

标签： pythonpython-3.xaudio

解决方案

获取音频

我不确定您使用哪个库来录制音频，但实时录制/播放的正常选择（在我看来）是PyAudio（您只提到它是为了从文件中读取）。

他们有一个用于实时处理的阻塞和非阻塞音频 I/O 的示例。例如，使用阻塞模式示例，您可以在每次收到新的音频块时执行 DSP 处理。

"""PyAudio Example: Play a wave file."""

import pyaudio
import wave
import sys

CHUNK = 1024

if len(sys.argv) < 2:
    print("Plays a wave file.\n\nUsage: %s filename.wav" % sys.argv[0])
    sys.exit(-1)

wf = wave.open(sys.argv[1], 'rb')

# instantiate PyAudio (1)
p = pyaudio.PyAudio()

# open stream (2)
stream = p.open(format=p.get_format_from_width(wf.getsampwidth()),
                channels=wf.getnchannels(),
                rate=wf.getframerate(),
                output=True)

# read data
data = wf.readframes(CHUNK)

# play stream (3)
while len(data) > 0:
    stream.write(data)
    data = wf.readframes(CHUNK)
    # Do all of your DSP processing here i.e. function call or whatever

# stop stream (4)
stream.stop_stream()
stream.close()

# close PyAudio (5)
p.terminate()

找到幅度

如果您想要任何给定点的信号幅度，那么您所要做的就是获取样本数组中一个样本的绝对值，即从音频块数据中获取第三个样本的幅度。

ampSample3 = abs(data[2])

显然，这通常对单个样本幅度没有那么有用，但最好查看整个块。因此，您可以计算每个值的绝对值，将所有数组相加并除以块大小（平均值）。

blockAmplitudeMean = sum(numpy.absolute(x))/len(x)

但是在处理音频时，我们通常需要块的RMS值。

blockLinearRms= numpy.sqrt(numpy.mean(data**2)) # Linear value between 0 -> 1
blockLogRms = 20 * math.log10(blockLinearRms) # Decibel (dB value) between 0 dB -> -inf dB

获取频率

在您的问题中，您刚刚指定获取音频的频率，这可能意味着两件事之一。

确定频谱

DSP中常用，可以使用DFT（离散傅里叶变换）分析频谱。您通常会在FFT（快速傅里叶变换）的名称下看到它，因为这是 DFT 最流行的实现。已经有 Python 库可以为您实现 FFT 并且易于使用。

请注意，这将为您提供一个包含复杂信息（真实信号+相位信息）即频率信息的块大小长度的数组。这并不意味着您一定可以识别传入音频的音高（您不能直接判断有人在钢琴上弹奏 A1 音符，除非信号质量非常高，并且您仍然具有一些基本的 DSP 处理以及傅立叶变换）。

以供参考：

  • 这是scipy.fft的链接以及如何开始
  • 这是numpy.fft的链接，其中包含几个示例

如果你想对频率信息做一些事情，你可以在你的处理循环中调用这个函数。

确定音高（/音符）

这是许多人试图完成的一项重要任务。大多数算法通常涉及 FFT（如前所述），但在上面还有另一层复杂的处理。除非您想开发自己的算法，否则我建议您使用库：

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