Обнаружение и запись звука в Python

Мне нужно записать аудиоклипы в виде файлов WAV, которые затем я могу передать на другой бит Python для обработки. Проблема в том, что мне нужно определить, когда есть звук, а затем записать его, остановиться, когда он переходит в тишину, и затем передать этот файл в модуль обработки.

Я думаю, что с помощью волнового модуля должно быть возможно определить, когда есть чистая тишина, и отбросить ее, затем, как только будет обнаружено что-то, кроме тишины, начать запись, затем, когда линия замолчит, снова остановите запись.

Просто не могу понять, может ли кто-нибудь начать меня с простого примера.

В продолжение ответа Ника Фортескью вот более полный пример того, как записывать с микрофона и обрабатывать полученные данные:

from sys import byteorder
from array import array
from struct import pack

import pyaudio
import wave

THRESHOLD = 500
CHUNK_SIZE = 1024
FORMAT = pyaudio.paInt16
RATE = 44100

def is_silent(snd_data):
    "Returns 'True' if below the 'silent' threshold"
    return max(snd_data) < THRESHOLD

def normalize(snd_data):
    "Average the volume out"
    MAXIMUM = 16384
    times = float(MAXIMUM)/max(abs(i) for i in snd_data)

    r = array('h')
    for i in snd_data:
        r.append(int(i*times))
    return r

def trim(snd_data):
    "Trim the blank spots at the start and end"
    def _trim(snd_data):
        snd_started = False
        r = array('h')

        for i in snd_data:
            if not snd_started and abs(i)>THRESHOLD:
                snd_started = True
                r.append(i)

            elif snd_started:
                r.append(i)
        return r

    # Trim to the left
    snd_data = _trim(snd_data)

    # Trim to the right
    snd_data.reverse()
    snd_data = _trim(snd_data)
    snd_data.reverse()
    return snd_data

def add_silence(snd_data, seconds):
    "Add silence to the start and end of 'snd_data' of length 'seconds' (float)"
    silence = [0] * int(seconds * RATE)
    r = array('h', silence)
    r.extend(snd_data)
    r.extend(silence)
    return r

def record():
    """
    Record a word or words from the microphone and 
    return the data as an array of signed shorts.

    Normalizes the audio, trims silence from the 
    start and end, and pads with 0.5 seconds of 
    blank sound to make sure VLC et al can play 
    it without getting chopped off.
    """
    p = pyaudio.PyAudio()
    stream = p.open(format=FORMAT, channels=1, rate=RATE,
        input=True, output=True,
        frames_per_buffer=CHUNK_SIZE)

    num_silent = 0
    snd_started = False

    r = array('h')

    while 1:
        # little endian, signed short
        snd_data = array('h', stream.read(CHUNK_SIZE))
        if byteorder == 'big':
            snd_data.byteswap()
        r.extend(snd_data)

        silent = is_silent(snd_data)

        if silent and snd_started:
            num_silent += 1
        elif not silent and not snd_started:
            snd_started = True

        if snd_started and num_silent > 30:
            break

    sample_width = p.get_sample_size(FORMAT)
    stream.stop_stream()
    stream.close()
    p.terminate()

    r = normalize(r)
    r = trim(r)
    r = add_silence(r, 0.5)
    return sample_width, r

def record_to_file(path):
    "Records from the microphone and outputs the resulting data to 'path'"
    sample_width, data = record()
    data = pack('<' + ('h'*len(data)), *data)

    wf = wave.open(path, 'wb')
    wf.setnchannels(1)
    wf.setsampwidth(sample_width)
    wf.setframerate(RATE)
    wf.writeframes(data)
    wf.close()

if __name__ == '__main__':
    print("please speak a word into the microphone")
    record_to_file('demo.wav')
    print("done - result written to demo.wav")

Я считаю, что модуль WAVE не поддерживает запись, а просто обрабатывает существующие файлы. Возможно, вы захотите посмотреть на PyAudio для фактической записи. WAV - это самый простой в мире формат файлов. В paInt16 вы просто получаете целое число со знаком, представляющее уровень, и чем ближе к 0, тем тише. Я не могу вспомнить, являются ли файлы WAV первым или младшим байтом, но что-то вроде этого должно работать (извините, я на самом деле не программист на Python:

from array import array

# you'll probably want to experiment on threshold
# depends how noisy the signal
threshold = 10 
max_value = 0

as_ints = array('h', data)
max_value = max(as_ints)
if max_value > threshold:
    # not silence

Код PyAudio для записи сохранен для справки:

import pyaudio
import sys

chunk = 1024
FORMAT = pyaudio.paInt16
CHANNELS = 1
RATE = 44100
RECORD_SECONDS = 5

p = pyaudio.PyAudio()

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

print "* recording"
for i in range(0, 44100 / chunk * RECORD_SECONDS):
    data = stream.read(chunk)
    # check for silence here by comparing the level with 0 (or some threshold) for 
    # the contents of data.
    # then write data or not to a file

print "* done"

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

Спасибо cryo за улучшенную версию, на которой я основал свой протестированный код ниже:

#Instead of adding silence at start and end of recording (values=0) I add the original audio . This makes audio sound more natural as volume is >0. See trim()
#I also fixed issue with the previous code - accumulated silence counter needs to be cleared once recording is resumed.

from array import array
from struct import pack
from sys import byteorder
import copy
import pyaudio
import wave

THRESHOLD = 500  # audio levels not normalised.
CHUNK_SIZE = 1024
SILENT_CHUNKS = 3 * 44100 / 1024  # about 3sec
FORMAT = pyaudio.paInt16
FRAME_MAX_VALUE = 2 ** 15 - 1
NORMALIZE_MINUS_ONE_dB = 10 ** (-1.0 / 20)
RATE = 44100
CHANNELS = 1
TRIM_APPEND = RATE / 4

def is_silent(data_chunk):
    """Returns 'True' if below the 'silent' threshold"""
    return max(data_chunk) < THRESHOLD

def normalize(data_all):
    """Amplify the volume out to max -1dB"""
    # MAXIMUM = 16384
    normalize_factor = (float(NORMALIZE_MINUS_ONE_dB * FRAME_MAX_VALUE)
                        / max(abs(i) for i in data_all))

    r = array('h')
    for i in data_all:
        r.append(int(i * normalize_factor))
    return r

def trim(data_all):
    _from = 0
    _to = len(data_all) - 1
    for i, b in enumerate(data_all):
        if abs(b) > THRESHOLD:
            _from = max(0, i - TRIM_APPEND)
            break

    for i, b in enumerate(reversed(data_all)):
        if abs(b) > THRESHOLD:
            _to = min(len(data_all) - 1, len(data_all) - 1 - i + TRIM_APPEND)
            break

    return copy.deepcopy(data_all[_from:(_to + 1)])

def record():
    """Record a word or words from the microphone and 
    return the data as an array of signed shorts."""

    p = pyaudio.PyAudio()
    stream = p.open(format=FORMAT, channels=CHANNELS, rate=RATE, input=True, output=True, frames_per_buffer=CHUNK_SIZE)

    silent_chunks = 0
    audio_started = False
    data_all = array('h')

    while True:
        # little endian, signed short
        data_chunk = array('h', stream.read(CHUNK_SIZE))
        if byteorder == 'big':
            data_chunk.byteswap()
        data_all.extend(data_chunk)

        silent = is_silent(data_chunk)

        if audio_started:
            if silent:
                silent_chunks += 1
                if silent_chunks > SILENT_CHUNKS:
                    break
            else: 
                silent_chunks = 0
        elif not silent:
            audio_started = True              

    sample_width = p.get_sample_size(FORMAT)
    stream.stop_stream()
    stream.close()
    p.terminate()

    data_all = trim(data_all)  # we trim before normalize as threshhold applies to un-normalized wave (as well as is_silent() function)
    data_all = normalize(data_all)
    return sample_width, data_all

def record_to_file(path):
    "Records from the microphone and outputs the resulting data to 'path'"
    sample_width, data = record()
    data = pack('<' + ('h' * len(data)), *data)

    wave_file = wave.open(path, 'wb')
    wave_file.setnchannels(CHANNELS)
    wave_file.setsampwidth(sample_width)
    wave_file.setframerate(RATE)
    wave_file.writeframes(data)
    wave_file.close()

if __name__ == '__main__':
    print("Wait in silence to begin recording; wait in silence to terminate")
    record_to_file('demo.wav')
    print("done - result written to demo.wav")

import pyaudio
import wave
from array import array

FORMAT=pyaudio.paInt16
CHANNELS=2
RATE=44100
CHUNK=1024
RECORD_SECONDS=15
FILE_NAME="RECORDING.wav"

audio=pyaudio.PyAudio() #instantiate the pyaudio

#recording prerequisites
stream=audio.open(format=FORMAT,channels=CHANNELS, 
                  rate=RATE,
                  input=True,
                  frames_per_buffer=CHUNK)

#starting recording
frames=[]

for i in range(0,int(RATE/CHUNK*RECORD_SECONDS)):
    data=stream.read(CHUNK)
    data_chunk=array('h',data)
    vol=max(data_chunk)
    if(vol>=500):
        print("something said")
        frames.append(data)
    else:
        print("nothing")
    print("\n")


#end of recording
stream.stop_stream()
stream.close()
audio.terminate()
#writing to file
wavfile=wave.open(FILE_NAME,'wb')
wavfile.setnchannels(CHANNELS)
wavfile.setsampwidth(audio.get_sample_size(FORMAT))
wavfile.setframerate(RATE)
wavfile.writeframes(b''.join(frames))#append frames recorded to file
wavfile.close()

Думаю, это поможет. Это простой скрипт, который проверяет, есть тишина или нет. Если тишина обнаружена, он не будет записывать, иначе он будет записывать.

На веб-сайте pyaudio есть много довольно коротких и понятных примеров: http://people.csail.mit.edu/hubert/pyaudio/

Обновление от 14 декабря 2019 года - основной пример с указанного выше веб-сайта с 2017 года:

"""PyAudio Example: Play a WAVE file."""

import pyaudio
import wave
import sys

CHUNK = 1024

if len(sys.argv) < 2:
    print("Plays a wave file.\n\nUsage: %s filename.wav" % sys.argv[0])
    sys.exit(-1)

wf = wave.open(sys.argv[1], 'rb')

p = pyaudio.PyAudio()

stream = p.open(format=p.get_format_from_width(wf.getsampwidth()),
                channels=wf.getnchannels(),
                rate=wf.getframerate(),
                output=True)

data = wf.readframes(CHUNK)

while data != '':
    stream.write(data)
    data = wf.readframes(CHUNK)

stream.stop_stream()
stream.close()

p.terminate()

Вы также можете посмотреть csounds . У него есть несколько API, включая Python. Он мог бы взаимодействовать с интерфейсом AD и собирать звуковые образцы.