Расчет усредненного, с использованием оконной функции Чебышева, амплитудного спектра ".wav" файла

@LVcos · Регистрация: 13.03.2021

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Ниже привожу программу собственного "изготовления", по-другому не сказать...
Стояла задача рассчитать усредненный с использованием оконной функции Чебышева амплитудный спектр файла .wav формата.
Возможен вариант моно и стерео файла в качестве входного...

Программа в общем то работает, но есть несколько вопросов:

1) Можно ли сделать так (возможно используя не matplotlib) ,чтобы рассчитывался и отрисовывался спектр выделенной области, то есть отрисовать сигнал, выделит область курсором и отрисовать выделенную область?
2) Либо отрисовывать всегда только некоторую область (количество отсчетов входного файла), а затем , используя горизонтальный слайдер, передвигать эту область, иначе говоря "идти" по файлу, отрисовывая спектр? (в качестве выделенной области выбрать кратное 1024 число например)

Самостоятельно дальше не могу, если кто подскажет буду благодарен

3) Также при выборе в качестве параметра оконной функции "подавление" = 40дб, видны искажения на стыке блоков, так как при больших параметрах подобного нет, то предполагаю что так и должно быть, но не уверен, подскажите.

Основной вопрос в том, как связать диалоговые окна так, чтобы при перемещении слайдера менялись значения на графиках

Да, и, собственно, прикрепляю файл формы "gui1.ui"

Заранее благодарю

Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
import sys
import wave
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
from PyQt5 import QtWidgets
from PyQt5.QtWidgets import QDialog, QApplication, QFileDialog, QMessageBox
from PyQt5.uic import loadUi
from scipy import signal
 
class Spectroscope(QDialog):
 
    def __init__(self):
        super(Spectroscope, self).__init__()
        loadUi('gui1.ui', self)
        self.choose.clicked.connect(self.browsefiles)
        self.choose2.clicked.connect(self.getnumber)
        self.plot_gr.clicked.connect(self.graf)
        self.call.clicked.connect(self.calculate)
        self.combo.activated[str].connect(self.getnumber)
        self.choose2.setDisabled(True)
        self.call.setDisabled(True)
        self.plot_gr.setDisabled(True)
 
        self.spinBox.setRange(0, 1023)
 
    def calculate(self):
        self.message = 'ВНИМАНИЕ!   Было изменено значение конечного аргумента на минимально возможное: "значение начала" + размер блока. Вы уверены что хотите продолжить?'
        if (self.end <= (self.begin + 1024)) & (self.file.getnchannels() == 1):
            self.end = self.begin + 1024
            self.reply = QMessageBox.question(self, 'Уведомление', self.message)
        if (self.end <= (self.begin + 2048)) & (self.file.getnchannels() == 2):
            self.end = self.begin + 2048
            self.reply = QMessageBox.question(self, 'Уведомление', self.message)
        self.plot_gr.setDisabled(False)
        self.count_block = int((self.end - self.begin) / self.temp)  # колличество блоков
        self.count_block = int((self.end - self.begin + self.count_block * self.p) / self.temp)  # колличество блоков с учетом перекрытий
        self.count_block2 = int((self.end - self.begin) / self.temp2)  # колличество блоков
        self.count_block2 = int((self.end - self.begin + self.count_block2 * self.p) / self.temp2)  # колличество блоков с учетом перекрытий
 
    def browsefiles(self):
        # обьявление переменных
        self.fname = QFileDialog.getOpenFileName(self, 'Open file', 'C:\\Qt\\WORKED', 'Wave files(*.wav)')
        self.filename.setText(self.fname[0])
        self.file = wave.open(self.fname[0], 'r')
        self.len_file = self.file.getnframes()
        self.label_6.setText(str(self.len_file))
        self.begining.setRange(0, self.len_file - 1024)
        self.begin = self.begining.value()
        self.ending.setRange(self.begin + 1, self.len_file)
        self.end = self.ending.value()
        self.p = self.spinBox.value()
        self.choose2.setDisabled(False)
 
    def getnumber(self):
        self.begin = self.begining.value()
        self.end = self.ending.value()
        self.p = self.spinBox.value()
        print(self.p)
        print(self.begin)
        print(self.end)
        self.temp = 1024  # размер блока для моно
        self.temp2 = 2048  # размер блока для стерео
        self.file = wave.open(self.fname[0], 'r')  # открытие файла на чтение
        # Массивы
        self.Y = np.zeros(self.temp)
        self.result = np.zeros(self.temp)  # массив перемноженных отсчетов сигнала на отсчеты окна чебышева
        self.G = []
        # отсчеты окна чебышева, их должно быть temp-штук
        db = int(self.combo.currentText())
        N = 1024
        self.cheb = signal.windows.chebwin(N, db)
        self.call.setDisabled(False)
 
    def graf(self):
 
        if self.file.getnchannels() == 1:
 
            for t in range(0, self.count_block):
                if t == 0:
                    # self.file.setpos(0)
                    raw = self.file.readframes(self.temp)
                    raw = np.frombuffer(raw, 'int16')
 
                else:
                    i = self.begin + t * (self.temp - self.p)
                    self.file.setpos(i)
                    raw = self.file.readframes(self.temp)
                    raw = np.frombuffer(raw, 'int16')
                i = 0
 
                while (i < self.temp):
                    self.result[i] = raw[i] * self.cheb[i]
                    i += 1
                    self.Y = self.Y + np.fft.fft(self.result) / self.temp
 
                self.t = int(self.p / 2)
 
                while (self.t < self.temp-self.p / 2) & (self.t >= self.p / 2):
                    self.G.append(self.result[self.t])
                    self.t += 1
 
            for i in range(0, 1023):
                #self.Y[i] = self.Y[i] / (self.count_block)
                self.Y[i] = 20 * np.log10(self.Y[i] / (self.count_block))
            n = len(self.result)  # length of the signal
            Fs = self.file.getframerate()
            k = np.arange(n)
            T = n / Fs
            frq = k / T  # two sides frequency range
            frq = frq[range(0, int(n / 2))]  # one side frequency range
            self.Y = self.Y[range(int(n / 2))]
            fig, [ax1, ax2] = plt.subplots(nrows=2, ncols=1)
            # ax2.plot(frq, abs(self.Y), 'r')
            #ax2.fill_between(frq, abs(self.Y), color='red')  # построить с заполнением
            ax2.plot(frq, abs(self.Y), color='red')
            ax1.plot(self.G, color='blue')
            plt.show()
 
 
 
        elif self.file.getnchannels() == 2:
            result1 = np.zeros(self.temp)
            result0 = np.zeros(self.temp)
            G1 = []
            G0 = []
            Y1 = np.zeros(self.temp)
            Y0 = np.zeros(self.temp)
            j = 0
            k = 0
            for t in range(0, self.count_block2):
                if t == 0:
                    # self.file.setpos(0)
                    raw = self.file.readframes(self.temp)
                    raw = np.frombuffer(raw, 'int16')
                    for i in range(0, 2047):
                        if i % 2 == 0:
                            result0[j] = raw[i]
                            j += 1
                        elif i % 2 == 1:
                            result1[k] = raw[i]
                            k += 1
 
 
                else:
                    i = self.begin + t * (self.temp - self.p)
                    self.file.setpos(i)
                    raw = self.file.readframes(self.temp)
                    raw = np.frombuffer(raw, 'int16')
                    j = 0
                    k = 0
                    for i in range(0, 2047):
                        if i % 2 == 0:
                            result0[j] = raw[i]
                            j += 1
                        elif i % 2 == 1:
                            result1[k] = raw[i]
                            k += 1
                i = 0
 
                while (i < self.temp):
                    result1[i] = result1[i] * self.cheb[i]
                    Y1 = Y1 + np.fft.fft(result1) / self.temp
                    result0[i] = result0[i] * self.cheb[i]
                    Y0 = Y0 + np.fft.fft(result0) / self.temp
                    i += 1
                self.t = int(self.p / 2)
 
                while (self.t < self.temp-self.p / 2) & (self.t >= self.p / 2):
 
                    G1.append(result1[self.t])
                    G0.append(result0[self.t])
                    self.t += 1
 
 
 
            for i in range(0, 1023):
                # Y0[i] = Y0[i] / (self.count_block)
                Y0[i] = 20 * np.log10(Y0[i] / (self.count_block))
                # Y1[i] = Y1[i] / (self.count_block)
                Y1[i] = 20 * np.log10(Y1[i] / (self.count_block))
            n0 = len(result0)  # length of the signal
            n1 = len(result1)
            Fs = self.file.getframerate()
            k0 = np.arange(n0)
            k1 = np.arange(n1)
            T0 = n0 / Fs
            T1 = n1 / Fs
            frq0 = k0 / T0  # two sides frequency range
            frq0 = frq0[range(0, int(n0 / 2))]  # one side frequency range
            frq1 = k1 / T1  # two sides frequency range
            frq1 = frq1[range(0, int(n1 / 2))]  # one side frequency range
            Y0 = Y0[range(int(n0 / 2))]
            Y1 = Y1[range(int(n1 / 2))]
            fig, [ax1, ax2, ax3] = plt.subplots(nrows=3, ncols=1)
            # ax3.fill_between(frq1, abs(Y1), alpha=0.5, color='y') # построить с заполнением
            ax3.plot(frq1, abs(Y1), alpha=0.5, color='y')
            # ax3.fill_between(frq0, abs(Y0), alpha=0.2, color='r')  # построить с заполнением
            ax3.plot(frq0, abs(Y0), alpha=0.2, color='r')
            ax1.plot(G1, color='y')
            ax2.plot(G0, color='r')
            plt.show()
 
 
app = QApplication(sys.argv)
spectroscope = Spectroscope()
widget = QtWidgets.QStackedWidget()
widget.addWidget(spectroscope)
widget.setFixedWidth(710)
widget.setFixedHeight(505)
widget.show()
sys.exit(app.exec_())

@u235 · 30.04.2021, 07:41

Почему бы вместо конструкции типа:

Python
1
2
3
4
5
6
7
 for i in range(0, 2047):
                        if i % 2 == 0:
                            result0[j] = raw[i]
                            j += 1
                        elif i % 2 == 1:
                            result1[k] = raw[i]
                            k += 1

не использовать срезы? Как-то так:

Python
1
2
result0=raw[0:2047:2]
result1=raw[1:2047:2]

@LVcos · 30.04.2021, 08:03 **[ТС]**

Навыков пока не хватает, поэтому спасибо, я исправлю

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Desktop (MinGW): Рисуем цветные прямоугольники с помощью рисовальщика SDL3 на Си и C++ 8Observer8 17.03.2026 Содержание блога Финальные проекты на Си и на C++: finish-rectangles-sdl3-c. zip finish-rectangles-sdl3-cpp. zip	Символические и жёсткие ссылки в Linux. algri14 15.03.2026 Существует два типа ссылок — символические и жёсткие. Ссылка в Linux — это запись в каталоге, которая может указывать либо на inode «файла-ИСТОЧНИКА», тогда это будет «жёсткая ссылка» (hard link),. . .	[Owen Logic] Поддержание уровня воды в резервуаре количеством включённых насосов: моделирование и выбор регулятора ФедосеевПавел 14.03.2026 Поддержание уровня воды в резервуаре количеством включённых насосов: моделирование и выбор регулятора ВВЕДЕНИЕ Выполняя задание на управление насосной группой заполнения резервуара,. . .	делаю науч статью по влиянию грибов на сукцессию anaschu 13.03.2026 прикрепляю статью
SDL3 для Desktop (MinGW): Создаём пустое окно с нуля для 2D-графики на SDL3, Си и C++ 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога Финальные проекты на Си и на C++: hello-sdl3-c. zip hello-sdl3-cpp. zip Результат:	Установка CMake и MinGW 13.1 для сборки С и C++ приложений из консоли и из Qt Creator в EXE 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога MinGW - это коллекция инструментов для сборки приложений в EXE. CMake - это система сборки приложений. Здесь описаны базовые шаги для старта программирования с помощью CMake и. . .	Как дизайн сайта влияет на конверсию: 7 решений, которые реально повышают заявки Neotwalker 08.03.2026 Многие до сих пор воспринимают дизайн сайта как “красивую оболочку”. На практике всё иначе: дизайн напрямую влияет на то, оставит человек заявку или уйдёт через несколько секунд. Даже если у вас. . .	Модульная разработка через nuget packages DevAlt 07.03.2026 Сложившийся в . Net-среде способ разработки чаще всего предполагает монорепозиторий в котором находятся все исходники. При создании нового решения, мы просто добавляем нужные проекты и имеем. . .

@LVcos 0 / 0 / 0 Регистрация: 13.03.2021 Сообщений: 19
	30.04.2021, 08:03 [ТС]
	Навыков пока не хватает, поэтому спасибо, я исправлю 0