音声ファイルの波形表示（Python）

wavファイルの波形表示

今回は，wavファイルの波形を表示してみたいと思います．

手順

まず最初に，numpyとmatplotlibをpipでインストールします．

$ pip install numpy matplotlib

次にsignal_plot.pyというファイル名で作成し，以下のコードを記述します．

import sys

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import soundfile as sf
def mono_plot(data, fs):
    time = np.arange(0, 1/fs * len(data), 1/fs)

    fig, ax = plt.subplots()
    ax.plot(time, data)
    ax.set_title("1-ch")
    ax.set_xlabel("time[s]")
    ax.set_ylabel("amplitude")
    plt.show()

def array_plot(data, fs):
    n_channels = data.shape[1]
    time = np.arange(0, 1/fs * data.shape[0], 1/fs)

    fig, axes = plt.subplots(n_channels)
    for i_channel in range(n_channels):
        axes[i_channel].plot(time, data[:, i_channel])
        axes[i_channel].set_title(f"{i_channel+1}-ch")
        axes[i_channel].set_xlabel("time[s]")
        axes[i_channel].set_ylabel("amplitude")
    plt.show()

def plot_signal(data, fs):

    if len(data.shape) > 1: # アレイ信号
        array_plot(data, fs)
    else:                   # モノラル信号
        mono_plot(data, fs)

def main():
    filepath = sys.argv[1]
    data, fs = sf.read(filepath)
    plot_signal(data, fs)

if __name__ == '__main__':
    main()

7行目はサンプリング周波数とデータ長から時間を表す配列を作成しています．
9行目でプロットするためのオブジェクトを作成しています．
10行目で描画し，11～13行目でタイトルやラベルを設定しています．
そして，14行目でプロットを表示しています．
array_plotメソッドもmono_plotと同様に動作します．

また，アレイ信号とモノラル信号の判定は，data.shapeが

• モノラル信号の場合は1次元，
• アレイ信号の場合は2次元配列

となることを利用しています．

実行例

$ python plot_signal.py /path/to/audio_file.wav

モノラル信号の場合は，以下のような図がプロットされています．

また，ステレオ信号の場合は次のような図がプロットされます．

まとめ

今回は，numpy, matplotlibを利用して，wavファイルの音声波形を表示してみました．また，モノラル信号，アレイ信号に対しても同様に表示してみました．