Как преобразовать a.wav-файл на спектрограмму в python3

Я пытаюсь создать спектрограмму из a .wav файл в python3.

Я хочу, чтобы окончательное сохраненное изображение выглядело похожим на это изображение:

я попробовал следующее:

это переполнение стека пост: спектрограмму звукового файла

этот пост работал, несколько. После запуска я получил

однако этот график не содержать цвета, которые мне нужны. Мне нужна спектрограмма с цветами. Я попытался возиться с этим кодом, чтобы попытаться добавить цвета, однако, потратив значительное время и усилия на это, я не мог понять!

затем я попробовал этой учебник.

этот код разбился(в строке 17), когда я попытался запустить его с ошибкой TypeError: 'numpy.объект float64 ' нельзя интерпретировать как целое число.

строка 17: 

samples = np.append(np.zeros(np.floor(frameSize/2.0)), sig)

Я пытался исправьте это, бросив 

samples = int(np.append(np.zeros(np.floor(frameSize/2.0)), sig))

и я тоже пробовал

samples = np.append(np.zeros(int(np.floor(frameSize/2.0)), sig))

однако ни один из них не работал в конце.

Я бы очень хотел знать, как преобразовать мой .wav-файлы на спектрограммы с цветом, чтобы я мог их анализировать! Любая помощь будет оценена!!!!!

пожалуйста, скажите мне, если вы хотите, чтобы я предоставил дополнительную информацию о моей версии python, что я пытался, или чего я хочу достичь.

9
audio matplotlib numpy python spectrogram

3 ответов

использовать scipy.signal.spectrogram. 

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

sample_rate, samples = wavfile.read('path-to-mono-audio-file.wav')
frequencies, times, spectrogram = signal.spectrogram(samples, sample_rate)

plt.pcolormesh(times, frequencies, spectrogram)
plt.imshow(spectrogram)
plt.ylabel('Frequency [Hz]')
plt.xlabel('Time [sec]')
plt.show()

Edit: putting plt.pcolormesh до plt.imshow кажется, исправить некоторые проблемы, как указано @Davidjb.

перед попыткой сделать это убедитесь, что ваш wav-файл является моно (одноканальным), а не стерео (двухканальным). Я настоятельно рекомендую прочитать документацию scipy на https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.19.0/reference/generated/scipy.signal.spectrogram.html.

13

я исправила ошибки вы стоите на http://www.frank-zalkow.de/en/code-snippets/create-audio-spectrograms-with-python.html
Эта реализация лучше, потому что вы можете изменить binsize (например,binsize=2**8)

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import scipy.io.wavfile as wav
from numpy.lib import stride_tricks

""" short time fourier transform of audio signal """
def stft(sig, frameSize, overlapFac=0.5, window=np.hanning):
    win = window(frameSize)
    hopSize = int(frameSize - np.floor(overlapFac * frameSize))

    # zeros at beginning (thus center of 1st window should be for sample nr. 0)   
    samples = np.append(np.zeros(int(np.floor(frameSize/2.0))), sig)    
    # cols for windowing
    cols = np.ceil( (len(samples) - frameSize) / float(hopSize)) + 1
    # zeros at end (thus samples can be fully covered by frames)
    samples = np.append(samples, np.zeros(frameSize))

    frames = stride_tricks.as_strided(samples, shape=(int(cols), frameSize), strides=(samples.strides[0]*hopSize, samples.strides[0])).copy()
    frames *= win

    return np.fft.rfft(frames)    

""" scale frequency axis logarithmically """    
def logscale_spec(spec, sr=44100, factor=20.):
    timebins, freqbins = np.shape(spec)

    scale = np.linspace(0, 1, freqbins) ** factor
    scale *= (freqbins-1)/max(scale)
    scale = np.unique(np.round(scale))

    # create spectrogram with new freq bins
    newspec = np.complex128(np.zeros([timebins, len(scale)]))
    for i in range(0, len(scale)):        
        if i == len(scale)-1:
            newspec[:,i] = np.sum(spec[:,int(scale[i]):], axis=1)
        else:        
            newspec[:,i] = np.sum(spec[:,int(scale[i]):int(scale[i+1])], axis=1)

    # list center freq of bins
    allfreqs = np.abs(np.fft.fftfreq(freqbins*2, 1./sr)[:freqbins+1])
    freqs = []
    for i in range(0, len(scale)):
        if i == len(scale)-1:
            freqs += [np.mean(allfreqs[int(scale[i]):])]
        else:
            freqs += [np.mean(allfreqs[int(scale[i]):int(scale[i+1])])]

    return newspec, freqs

""" plot spectrogram"""
def plotstft(audiopath, binsize=2**10, plotpath=None, colormap="jet"):
    samplerate, samples = wav.read(audiopath)

    s = stft(samples, binsize)

    sshow, freq = logscale_spec(s, factor=1.0, sr=samplerate)

    ims = 20.*np.log10(np.abs(sshow)/10e-6) # amplitude to decibel

    timebins, freqbins = np.shape(ims)

    print("timebins: ", timebins)
    print("freqbins: ", freqbins)

    plt.figure(figsize=(15, 7.5))
    plt.imshow(np.transpose(ims), origin="lower", aspect="auto", cmap=colormap, interpolation="none")
    plt.colorbar()

    plt.xlabel("time (s)")
    plt.ylabel("frequency (hz)")
    plt.xlim([0, timebins-1])
    plt.ylim([0, freqbins])

    xlocs = np.float32(np.linspace(0, timebins-1, 5))
    plt.xticks(xlocs, ["%.02f" % l for l in ((xlocs*len(samples)/timebins)+(0.5*binsize))/samplerate])
    ylocs = np.int16(np.round(np.linspace(0, freqbins-1, 10)))
    plt.yticks(ylocs, ["%.02f" % freq[i] for i in ylocs])

    if plotpath:
        plt.savefig(plotpath, bbox_inches="tight")
    else:
        plt.show()

    plt.clf()

    return ims

ims = plotstft(filepath)
5
import os
import wave

import pylab
def graph_spectrogram(wav_file):
    sound_info, frame_rate = get_wav_info(wav_file)
    pylab.figure(num=None, figsize=(19, 12))
    pylab.subplot(111)
    pylab.title('spectrogram of %r' % wav_file)
    pylab.specgram(sound_info, Fs=frame_rate)
    pylab.savefig('spectrogram.png')
def get_wav_info(wav_file):
    wav = wave.open(wav_file, 'r')
    frames = wav.readframes(-1)
    sound_info = pylab.fromstring(frames, 'int16')
    frame_rate = wav.getframerate()
    wav.close()
    return sound_info, frame_rate

используйте graph_spectrogram (path_to_your_wav_file). Я не помню блог, откуда я взял этот фрагмент. Добавлю ссылку, когда увижу ее снова.

4