你好,我是Python的新手,也是声音信号分析的新手。我正在尝试获取出生歌曲(斑马雀)的包络。它有一个非常快速的信号波动,我尝试了不同的方法。例如,我试图绘制信号,并根据我找到的其他示例(我在代码上添加了注解以理解它),使用以下代码获取包络:
# Import the libraries
from pylab import *
import numpy
import scipy.signal.signaltools as sigtool
import scipy, pylab
from scipy.io import wavfile
import wave, struct
import scipy.signal as signal
# Open the txt file and read the wave file (also save it as txt file)
f_out = open('mike_1_44100_.txt', 'w')
w = scipy.io.wavfile.read("mike_1_44100_.wav") #here your sound file
a=w[1]
f_out.write('#time #z' + '\n')
# I print to check
print 'vector w'
print w[0],w[1]
print w
i=w[1].size
p=numpy.arange(i)*0.0000226 #to properly define the time signal with the sample rate
print 'vector p:'
print p
x=numpy.dstack([p,a])
print 'vector x:'
print x[0]
# saving file
numpy.savetxt('mike_1_44100_.txt',x[0])
f_out.close()
print 'i:'
print i
# num is the number of samples in the resampled signal.
num= np.ceil(float(i*0.0000226)/0.0015)
print num
y_resample, x_resample = scipy.signal.resample(numpy.abs(a),num, p,axis=0, window=('gaussian',150))
# y_resample, x_resample = scipy.signal.resample(numpy.abs(a), num, p,axis=-1, window=0)
# Aplaying a filter
W1=float(5000)/(float(44100)/2) #the frequency for the cut over the sample frequency
(b, a1) = signal.butter(4, W1, btype='lowpass')
aaa=a
slp =1* signal.filtfilt(b, a1, aaa)
# Taking the abs value of the signal the resample and finaly aplying the hilbert transform
y_resample2 =numpy.sqrt(numpy.abs(np.imag(sigtool.hilbert(slp, axis=-1)))**2+numpy.abs(np.real(sigtool.hilbert(slp, axis=-1)))**2)
print 'x sampled'
# print x_resample
print 'y sampled'
# print y_resample
xx=x_resample #[0]
yy=y_resample #[1]
# ploting with some style
plot(p,a,label='Time Signal') #to plot amplitud vs time
# plot(p,numpy.abs(a),label='Time signal')
plot(xx,yy,label='Resampled time signal Fourier technique Gauss window 1.5 ms ', linewidth=3)
# plot(ww,label='Window', linewidth=3)
# plot(p,y_resample2,label='Hilbert transformed sime signal', linewidth=3)
grid(True)
pylab.xlabel("time [s]")
pylab.ylabel("Amplitde")
legend()
show()
这里我尝试了两种方法,第一种是使用scipy中的重采样函数来获得包络,但我对信号幅度有一些问题,我还不明白(我上传了使用傅立叶技术获得的图像,但系统不允许我上传):
第二种方法是使用希尔伯特变换来得到包络(现在我再次上传了希尔伯特变换的图像,系统不允许我)可以运行我的代码并获得两个图像。但我会把这个链接http://ceciliajarne.web.unq.edu.ar/?page_id=92&preview=true
现在“包络”又失败了。我试着过滤信号,就像我在一些例子中看到的那样,但是我的信号被衰减了,我无法获得包络。**有人能帮助我的代码吗?或者有更好的想法来获得包络吗?**可以使用任何鸟鸣作为例子(我可以给予你我的),但我需要看看发生了什么与复杂的声音,而不是简单的信号,因为它是非常不同的(与简单的声音两种技术都可以)。
我还尝试改编我在以下代码中找到的代码:http://nipy.org/nitime/examples/mtm_baseband_power.html
但是我不能得到适合我的信号的参数,我不明白调制部分。我已经问了代码开发者,直到等待答案。
2条答案
按热度按时间piztneat1#
信号的包络可以使用相应analytic signal的绝对值来计算。Scipy实现函数
scipy.signal.hilbert
来计算分析信号。从其文档中:
我们创建频率从20Hz增加到100Hz的啁啾,并应用幅度调制。
振幅包络由分析信号的幅度给出。
看起来像是
它也可用于计算瞬时频率(参见文档)。
cu6pst1q2#
由于鸟鸣声的“调制频率”可能远低于“载波频率”,即使振幅快速变化,也可以通过取信号的绝对值,然后应用长度为20 ms的移动平均滤波器来获得包络的近似值。
不过,你会不会对频率变化也感兴趣,以充分描述歌曲的特征?在这种情况下,在移动窗口上进行傅里叶变换会给予你更多的信息,即作为时间函数的近似频率内容。这是我们人类听到的,有助于我们区分鸟类物种。
如果您不希望衰减,则既不应应用巴特沃思滤波器,也不应采用移动平均值,而应应用峰值检测。
移动平均数:每个输出样值是例如50个先前输入样值的绝对值的平均值。
峰检测:每个输出样本是前面50个输入样本绝对值的最大值。输出不会被衰减。您可以在之后进行低通滤波,以去除剩余的阶梯“三重”。
你想知道为什么巴特沃思滤波器会衰减你的信号。如果你的截止频率足够高,它几乎不会衰减,但它看起来只是被强烈衰减了。你的输入信号不是载波的总和(口哨声)和调制滤波将限制频率成分,剩下的是频率分量(术语)而不是因子。您可以看到衰减调制(包络),因为该频率分量确实存在于信号中,比原始包络弱很多,因为它没有添加到载波中,而是与载波相乘。由于包络所乘以的载波正弦曲线,并不总是处于其最大值,包络将被调制过程而不是滤波分析“衰减”。
简而言之:如果您直接需要(乘法)包络,而不是由于包络调制(乘法)而产生的(加法)频率分量,请采用峰值检测方法。
峰值检测算法中的“Pythonish”伪代码,只是为了得到的想法。