Определение частоты из звукового файла

Я пытаюсь добиться следующего: мне нужны значения частоты звукового файла (.wav) для анализа. Я знаю, что многие программы дадут визуальный график (спектрограмму) значений, но мне нужны необработанные данные. Я знаю, что это можно сделать с помощью БПФ, и его довольно легко написать в python, но я не уверен, как именно это сделать. Итак, допустим, что сигнал в файле имеет длину 0,4 с, тогда я хотел бы, чтобы несколько измерений давали результат в виде массива для каждой точки времени, которую измеряет программа, и какое значение (частота) она нашла (и, возможно, мощность (дБ) тоже). Сложность заключается в том, что я хочу проанализировать песни птиц, а они часто содержат гармоники или сигнал находится в диапазоне частот (например, 1000-2000 Гц). Я бы хотел, чтобы программа выводила и эту информацию, так как это важно для анализа, который я хотел бы сделать с данными :)

Теперь есть фрагмент кода, который выглядел очень похоже на то, что я хотел, но я думаю, что он не дает мне всех значений, которые я хочу.... (спасибо Джастину Пилу за публикацию этого на другой вопрос:)) что мне нужны numpy и pyaudio, но, к сожалению, я не знаком с python, поэтому я надеюсь, что эксперт по Python может помочь мне в этом?

Исходный код:

# Read in a WAV and find the freq's
import pyaudio
import wave
import numpy as np

chunk = 2048

# open up a wave
wf = wave.open('test-tones/440hz.wav', 'rb')
swidth = wf.getsampwidth()
RATE = wf.getframerate()
# use a Blackman window
window = np.blackman(chunk)
# open stream
p = pyaudio.PyAudio()
stream = p.open(format =
                p.get_format_from_width(wf.getsampwidth()),
                channels = wf.getnchannels(),
                rate = RATE,
                output = True)

# read some data
data = wf.readframes(chunk)
# play stream and find the frequency of each chunk
while len(data) == chunk*swidth:
    # write data out to the audio stream
    stream.write(data)
    # unpack the data and times by the hamming window
    indata = np.array(wave.struct.unpack("%dh"%(len(data)/swidth),\
                                         data))*window
    # Take the fft and square each value
    fftData=abs(np.fft.rfft(indata))**2
    # find the maximum
    which = fftData[1:].argmax() + 1
    # use quadratic interpolation around the max
    if which != len(fftData)-1:
        y0,y1,y2 = np.log(fftData[which-1:which+2:])
        x1 = (y2 - y0) * .5 / (2 * y1 - y2 - y0)
        # find the frequency and output it
        thefreq = (which+x1)*RATE/chunk
        print "The freq is %f Hz." % (thefreq)
    else:
        thefreq = which*RATE/chunk
        print "The freq is %f Hz." % (thefreq)
    # read some more data
    data = wf.readframes(chunk)
if data:
    stream.write(data)
stream.close()
p.terminate()

person Mieke Zwart    schedule 13.12.2010    source источник
comment
Вы еще не пробовали искать? Этот вопрос был задан. stackoverflow.com/questions/2648151/python-frequency-detection, например .   -  person S.Lott    schedule 13.12.2010
comment
Да, это как минимум пятый раз, когда этот вопрос возникает на SO за последние 2 недели.   -  person Brad    schedule 13.12.2010
comment
Да, я искал и осматривался ... но не нашел точного ответа, который мне был нужен. Но при дальнейшем поиске я нашел программу, которая бесплатно делает именно то, что мне нужно :) sound analysis pro, если кто-то еще читает этот вопрос и хочет делать подобные вещи. Вы можете получить данные (частота и т. д.) с помощью этой программы, экспортированные в Excel или Matlab!   -  person Mieke Zwart    schedule 16.12.2010


Ответы (2)


Я не уверен, что это то, что вы хотите, если вы просто хотите БПФ:

import scikits.audiolab, scipy
x, fs, nbits = scikits.audiolab.wavread(filename)
X = scipy.fft(x)

Если вы хотите получить ответ величины:

import pylab
Xdb = 20*scipy.log10(scipy.absolute(X))
f = scipy.linspace(0, fs, len(Xdb))
pylab.plot(f, Xdb)
pylab.show()
person Steve Tjoa    schedule 13.12.2010
comment
У меня это работает, но только на монофонических звуковых файлах. Стерео кажется проблемой - person Mieke Zwart; 16.12.2010
comment
Печать значения X, дающего этот вывод [-1.15917969+0.j -0.06542969+0.j -0.06542969+0.j ..., -0.06542969+0.j -0.06542969+0.j -0.06542969+0.j] Но я должен получить только одну частоту, верно? где частота - person AQU; 13.06.2016

Я думаю, что вам нужно сделать кратковременное преобразование Фурье (STFT). По сути, вы делаете несколько частично перекрывающихся БПФ и складываете их вместе для каждого момента времени. Затем вы найдете пик для каждого момента времени. Я не делал этого сам, но я изучал это в прошлом, и это определенно путь вперед.

Есть код Python для выполнения STFT здесь и здесь.

person Justin Peel    schedule 13.12.2010
comment
Спасибо! Вторая ссылка определенно выглядит как то, что мне нужно. Я попробую это! - person Mieke Zwart; 13.12.2010