如何绘制一个wav文件

Question

我刚刚用 scipy 读取了一个 wav 文件，现在我想使用 matplotlib 制作文件的绘图，在“y 比例”上我想看到幅度，在“x 比例”上我想看到帧数！ 任何帮助我该怎么做？ 谢谢！

from scipy.io.wavfile import read
import numpy as np
from numpy import*
import matplotlib.pyplot as plt
a=read("C:/Users/Martinez/Desktop/impulso.wav")
print a

Answer 1

这是绘制波形文件的波形和频谱的代码

import wave
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

signal_wave = wave.open('voice.wav', 'r')
sample_rate = 16000
sig = np.frombuffer(signal_wave.readframes(sample_rate), dtype=np.int16)

对于波形文件的整个片段

sig = sig[:]

对于波形文件的部分片段

sig = sig[25000:32000]

分离立体声通道

left, right = data[0::2], data[1::2]

绘制波形 (plot_a) 和频谱 (plot_b)

plt.figure(1)

plot_a = plt.subplot(211)
plot_a.plot(sig)
plot_a.set_xlabel('sample rate * time')
plot_a.set_ylabel('energy')

plot_b = plt.subplot(212)
plot_b.specgram(sig, NFFT=1024, Fs=sample_rate, noverlap=900)
plot_b.set_xlabel('Time')
plot_b.set_ylabel('Frequency')

plt.show()

Answer 2

我想出了一个更灵活、更高效的解决方案：

• 下采样用于实现每秒两个样本。这是通过计算每个窗口的绝对值的平均值来实现的。结果看起来像来自 SoundCloud 等流媒体网站的波形。
• 支持多通道（感谢@Alter）
• Numpy 用于每个操作，这比遍历数组的性能要高得多。
• 文件分批处理，支持超大文件。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave
import math

file = 'audiofile.wav'

with wave.open(file,'r') as wav_file:
    num_channels = wav_file.getnchannels()
    frame_rate = wav_file.getframerate()
    downsample = math.ceil(frame_rate * num_channels / 2) # Get two samples per second!

    process_chunk_size = 600000 - (600000 % frame_rate)

    signal = None
    waveform = np.array([])

    while signal is None or signal.size > 0:
        signal = np.frombuffer(wav_file.readframes(process_chunk_size), dtype='int16')

        # Take mean of absolute values per 0.5 seconds
        sub_waveform = np.nanmean(
            np.pad(np.absolute(signal), (0, ((downsample - (signal.size % downsample)) % downsample)), mode='constant', constant_values=np.NaN).reshape(-1, downsample),
            axis=1
        )

        waveform = np.concatenate((waveform, sub_waveform))

    #Plot
    plt.figure(1)
    plt.title('Waveform')
    plt.plot(waveform)
    plt.show()

Answer 3

您可以调用wave lib来读取音频文件。

要绘制波形，请使用 matplotlib 中的“plot”函数

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave
import sys


spf = wave.open("wavfile.wav", "r")

# Extract Raw Audio from Wav File
signal = spf.readframes(-1)
signal = np.fromstring(signal, "Int16")


# If Stereo
if spf.getnchannels() == 2:
    print("Just mono files")
    sys.exit(0)

plt.figure(1)
plt.title("Signal Wave...")
plt.plot(signal)
plt.show()

你会得到类似：

要以秒为单位绘制 x 轴，您需要获取帧速率并除以信号的大小，您可以使用 numpy 中的 linspace 函数创建一个与音频文件大小呈线性间隔的时间向量，最后您可以再次使用情节，如plt.plot(Time,signal)

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave
import sys


spf = wave.open("Animal_cut.wav", "r")

# Extract Raw Audio from Wav File
signal = spf.readframes(-1)
signal = np.fromstring(signal, "Int16")
fs = spf.getframerate()

# If Stereo
if spf.getnchannels() == 2:
    print("Just mono files")
    sys.exit(0)


Time = np.linspace(0, len(signal) / fs, num=len(signal))

plt.figure(1)
plt.title("Signal Wave...")
plt.plot(Time, signal)
plt.show()

以秒为单位绘制新的 x 轴：

Answer 4

我想我可以把它放在评论中，但是基于@ederwander 和@TimSC 的答案，我想制作一些更精细（如详细）和美观的东西。下面的代码创建了我认为是立体声或单声道文件的非常好的波形（我不需要标题，所以我只是将其注释掉，也不需要 show 方法 - 只需要保存图像文件） .

这是一个渲染的立体 wav 示例：

还有代码，与我提到的不同之处：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave

file = '/Path/to/my/audio/file/DeadMenTellNoTales.wav'

wav_file = wave.open(file,'r')

#Extract Raw Audio from Wav File
signal = wav_file.readframes(-1)
if wav_file.getsampwidth() == 1:
    signal = np.array(np.frombuffer(signal, dtype='UInt8')-128, dtype='Int8')
elif wav_file.getsampwidth() == 2:
    signal = np.frombuffer(signal, dtype='Int16')
else:
    raise RuntimeError("Unsupported sample width")

# http://schlameel.com/2017/06/09/interleaving-and-de-interleaving-data-with-python/
deinterleaved = [signal[idx::wav_file.getnchannels()] for idx in range(wav_file.getnchannels())]

#Get time from indices
fs = wav_file.getframerate()
Time=np.linspace(0, len(signal)/wav_file.getnchannels()/fs, num=len(signal)/wav_file.getnchannels())
plt.figure(figsize=(50,3))
#Plot
plt.figure(1)
#don't care for title
#plt.title('Signal Wave...')
for channel in deinterleaved:
    plt.plot(Time,channel, linewidth=.125)
#don't need to show, just save
#plt.show()
plt.savefig('/testing_folder/deadmentellnotales2d.png', dpi=72)

Answer 5

这是处理单声道/立体声和 8 位/16 位 PCM 的版本。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave

file = 'test.wav'

wav_file = wave.open(file,'r')

#Extract Raw Audio from Wav File
signal = wav_file.readframes(-1)
if wav_file.getsampwidth() == 1:
    signal = np.array(np.frombuffer(signal, dtype='UInt8')-128, dtype='Int8')
elif wav_file.getsampwidth() == 2:
    signal = np.frombuffer(signal, dtype='Int16')
else:
    raise RuntimeError("Unsupported sample width")

# http://schlameel.com/2017/06/09/interleaving-and-de-interleaving-data-with-python/
deinterleaved = [signal[idx::wav_file.getnchannels()] for idx in range(wav_file.getnchannels())]

#Get time from indices
fs = wav_file.getframerate()
Time=np.linspace(0, len(signal)/wav_file.getnchannels()/fs, num=len(signal)/wav_file.getnchannels())

#Plot
plt.figure(1)
plt.title('Signal Wave...')
for channel in deinterleaved:
    plt.plot(Time,channel)
plt.show()

Answer 6

只是一个观察（我无法添加评论）。

您将收到以下消息：

DeprecationWarning：不推荐使用数字样式的类型代码，并将 导致以后出错。

不要将 np.fromstring 与二进制文件一起使用。最好使用signal = np.frombuffer(signal, dtype='int16')，而不是signal = np.fromstring(signal, 'Int16')。

Answer 7

根据@ederwander 的回答，这是一个也可以处理立体声输入的版本

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import wave

file = 'test.wav'

with wave.open(file,'r') as wav_file:
    #Extract Raw Audio from Wav File
    signal = wav_file.readframes(-1)
    signal = np.fromstring(signal, 'Int16')

    #Split the data into channels 
    channels = [[] for channel in range(wav_file.getnchannels())]
    for index, datum in enumerate(signal):
        channels[index%len(channels)].append(datum)

    #Get time from indices
    fs = wav_file.getframerate()
    Time=np.linspace(0, len(signal)/len(channels)/fs, num=len(signal)/len(channels))

    #Plot
    plt.figure(1)
    plt.title('Signal Wave...')
    for channel in channels:
        plt.plot(Time,channel)
    plt.show()

Answer 8

或者，如果您想使用 SciPy，您还可以执行以下操作：

from scipy.io.wavfile import read
import matplotlib.pyplot as plt

# read audio samples
input_data = read("Sample.wav")
audio = input_data[1]
# plot the first 1024 samples
plt.plot(audio[0:1024])
# label the axes
plt.ylabel("Amplitude")
plt.xlabel("Time")
# set the title  
plt.title("Sample Wav")
# display the plot
plt.show()