python - 有什么方法可以增加我的哈希的冲突次数以进行音频处理吗？

问题描述

所以我正在尝试制作一种针对澳大利亚鸟类的鸟类 shazam（因为我在这里没有看到这个）。请不要告诉我它不适用于真实的音频样本，我很清楚这一点，我这样做只是为了好玩并学习更多编码:)

到目前为止，我已经得到了这段代码（我承认我从网上偷了很多代码）：


def hash_file(filename):
   """"This function returns the SHA-1 hash
   of the file passed into it"""

   # make a hash object
   h = hashlib.blake2s()

   # open file for reading in binary mode
   with open(filename,'rb') as file:

       # loop till the end of the file
       chunk = 0
       while chunk != b'':
           # read only 1024 bytes at a time
           chunk = file.read(1024)
           h.update(chunk)

   # return the hex representation of digest
   return h.hexdigest()

import os
from pydub import AudioSegment
from pydub.utils import make_chunks
list_of_sounds = {}

directory = r'Bird_Calls'
for filename in os.listdir(directory):
    if filename.endswith(".mp3"):
        #print(os.path.join(directory, filename))
        #print(hash_file(os.path.join(directory,filename)))
        hasha=hash_file(os.path.join(directory,filename))
        list_of_sounds[hasha] = [filename]
    else:
        continue

print(list_of_sounds)


import pyaudio
import wave

CHUNK = 1024
FORMAT = pyaudio.paInt16
CHANNELS = 1
RATE = 44100
RECORD_SECONDS = 5
WAVE_OUTPUT_FILENAME = "tmp.mp3"

p = pyaudio.PyAudio()

stream = p.open(format=FORMAT,
                channels=CHANNELS,
                rate=RATE,
                input=True,
                frames_per_buffer=CHUNK)

print("* recording")

frames = []

for i in range(0, int(RATE / CHUNK * RECORD_SECONDS)):
    data = stream.read(CHUNK)
    frames.append(data)

print("* done recording")

stream.stop_stream()
stream.close()
p.terminate()

wf = wave.open(WAVE_OUTPUT_FILENAME, 'wb')
wf.setnchannels(CHANNELS)
wf.setsampwidth(p.get_sample_size(FORMAT))
wf.setframerate(RATE)
wf.writeframes(b''.join(frames))
wf.close()

recorded=hash_file("tmp.mp3")

if recorded in list_of_sounds:
    print(filename)

问题是当我录制音频时（即使它只是播放一个我知道在数据库中的电话，然后只是录制它以获取哈希），哈希值仍然不同。我知道这是由于时序/音频质量/背景噪声等方面的轻微偏移。有没有办法让我的哈希值“更模糊”以增加碰撞的机会？或者我是不是完全错误地处理了这个问题。请不要将我指向 dejavu 程序的方向，我确信它工作得很好，但我想看看我是否可以自己编写代码。谢谢！

标签： pythonaudio-processinghashlib

解决方案

您选择了 Blake2S 作为散列函数。这是一个加密散列函数，这意味着它旨在为每个输入字节产生非常不同的结果。

对您而言，这意味着：如果您的 MP3 仅 1 个字节不同，则生成的哈希值已经非常不同。

增加碰撞次数无济于事。实际上它会相反：任何其他文件（即使是文本文件、Word 文档或类似文件）都会有更高的变化来匹配您的鸟鸣。

您需要的是专门为音频设计的哈希函数。对于类似 Shazam 的功能，即：

时间可能相对严格，因为我们希望所有播放都具有相同的速度（由于制造公差和温度，这可能会有所不同，但可能小于 1%）
它必须允许时移，因为录制可能迟早开始
它对频率可能相对严格，因为它是以特定频率录制的，我们希望播放产生类似的结果（如果使用均衡器并且每个扬声器都有不同的谐振频率，这可能会有所不同）
它必须允许幅度变化，因为播放可以更大声或从更远的地方录制
它必须允许噪音和环境声音

对于鸟类来说，算法变得更加困难，因为

它必须允许时间差异，因为不是每只鸟都以相同的速度唱歌
它必须允许频移，因为鸟儿可能会以不同的频率唱歌，而且它们没有什么可调的

为了解决图片中显示的一些问题，Shazam 使用频谱而不是波形，因此您需要的是傅立叶变换（通常是 FFT，而不是很多 DFT）。他们不会做一次，而是以很小的增量做，所以他们得到一个瀑布谱图，比如

但他们仍然需要考虑存在时间偏移（X 轴偏移）和响度差异（更强烈的颜色）。您还需要考虑两个轴上的移位和拉伸。

也许在频谱图上做一些类似图像处理的事情。您可以尝试识别具有当前频率和不存在频率的边缘和区域，如下所示：

这样你就可以说这两个声音都包含 4 个边缘、2 个不存在的频率区域和 4 个存在的频率区域以及它们彼此的相对位置是相似的。

这正是你的哈希值。

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