Python中的Wavio模块

Python 中的 wavio 模块简介

wavio 模块是一个简单的 Python 库，用于处理 WAV 音频文件。它提供了一种简单的方法将 NumPy 数组保存为 .wav 文件，非常适合涉及音频处理的应用。与某些其他库相比，Wavio 允许指定采样宽度（例如，16 位音频），以便更好地控制音频质量。由于它轻巧且仅专注于写入音频数据，因此与常见的音频播放器兼容性极高。这使其成为使用 Python 的 sound device 模块或其他音频处理框架来保存录制音频等任务的热门选择。

wavio 模块的关键特性

1. 易于使用的 API：该模块提供了一个简单的 write() 函数来保存音频数据。
2. 支持 NumPy 数组：音频信号作为 NumPy 数组处理，确保与 Python 的其他库兼容。
3. 可自定义的采样宽度：用户可以指定采样宽度（例如，16 位音频为 2 字节，24 位音频为 3 字节）。
4. 自动缩放：可以将浮点音频数据自动缩放到输出整数格式的范围内。
5. 跨平台：可在主要操作系统（Windows、macOS、Linux）上无缝运行。

安装

要使用 wavio 模块，首先需要安装它。在您的终端或 Python 环境中运行以下命令

使用 wavio 模块

1. 基本用法

这是使用 wavio 将正弦波保存为 .wav 文件的示例

输出

Audio saved as 'sine_wave.wav'

说明

上面的 Python 代码以 440 Hz（音符“A”）的频率创建了一个 3 秒的正弦波，并通过使用 wavio 模块将其保存为 24 位 WAV 文件。它首先使用 NumPy 的 linspace 函数建立采样率（rate）、持续时间（duration）和时间网格（t）。正弦波（audio）是根据频率（f）和时间网格计算的，它产生一个表示声波的幅度值数组。然后使用 wavio.write 函数将此音频数据保存到名为“sine_wave.wav”的文件中，采样宽度为 3 字节（24 位）。文件创建成功后，代码将输出确认消息。

2. 保存整数音频数据

您可以直接保存整数音频数据，而无需缩放

输出

Integer audio saved as 'integer_audio.wav'

说明

此代码示例演示了如何使用 wavio 模块将整数音频数据保存为 WAV 文件。原始音频样本由 NumPy 数组 audio 表示，该数组通过重复 100 次 -10000 和 10000 的交替整数值生成。数组的数据类型明确声明为 16 位整数（np.int16）。使用 wavio.write 函数将此数据保存到名为 integer_audio.wav 的文件中，采样宽度为 2 字节（16 位），采样率为 8000 Hz。由于数据已经是整数格式，因此不进行缩放，从而确保输出文件包含准确的数字。应用程序会打印一条消息来验证操作成功。

3. 自动缩放浮点数据

scale 参数可用于将浮点音频信号的范围适应输出格式

输出

Scaled audio saved as 'scaled_audio.wav'

说明

在下面的代码中，使用 wavio 模块，代码创建了一个调制的正弦波并将其保存为 WAV 文件。将两个频率（440 Hz (A4) 和 880 Hz (A5)）组合起来生成正弦波，然后该正弦波由一个抛物线包络进行调制，该包络在时间达到一半时上升，然后下降。调制确保信号在整个过程中幅度动态变化，而 numpy.linspace 函数为波生成时间网格。为了利用完整的 16 位音频频谱并保证最佳音质，最终音频信号以自动缩放（scale="auto"）的形式保存为 .wav 文件。

优点

1. 简单性：易于使用的 API 和最少的设置。
2. 支持自定义，可以对输出音频参数（如采样宽度）进行精细控制。
3. 兼容性：与 NumPy 数组和其他流行的 Python 数据结构兼容。

局限性

1. 主要用于生成 WAV 文件；它缺乏读取或处理音频数据的全面功能。
2. 仅限于 WAV 无损格式。

结论

wavio 模块是 Python 中用于将音频数据存储为 .wav 文件的强大而简单的工具。无论您是生成信号、录制音频还是处理声音数据，wavio 都提供了一种几乎无需努力即可有效管理音频存储的方法。它可以轻松地与 sound device 或 numpy 等其他库结合使用，以开发强大的音频应用程序。