使用 Python 实现电脑录音：Wave 格式音频的获取
在现代科技迅速发展的时代，音频录制技术已成为日常生活和工作中不可或缺的一部分。Python 有许多优秀的库，可以帮助我们处理音频数据，其中 wave 是一个方便的模块，用于处理 WAV 格式的音频文件。一些应用场景包括：音乐创作、语音识别、线上课程等。本文将介绍如何使用 Python 的 wave 以及其他库来获取和保存电脑录音音频，并附带完整代码示例。
1. 录音的基础知识
在开始之前，我们需要理解相关的音频基本概念。音频数据通常可以用以下几个参数来描述：
- 采样率 (Sample Rate)：音频信号的采样频率，常见的有 8000 Hz、44100 Hz 等。采样率越高，音质越好。
- 位深 (Bit Depth)：每个采样音频数据的位数，常见的有 16 位、24 位等。位深越高，动态范围越大。
- 声道 (Channels)：单声道（Mono）和立体声（Stereo）。
2. 系统状态图
在进行录音时，系统的状态变化可以简单描绘如下：
stateDiagram
[*] --> Init
Init --> Recording
Recording --> Stopped
Stopped --> Saving
Saving --> [*]
3. Python 环境设置
在进行录音之前，请确保安装了所需库。通常可以使用 pip 安装 sounddevice 和 numpy，因为它们能够帮助我们捕捉音频信号：
pip install sounddevice numpy
4. 录音过程的实现
下面是完整的代码示例，展示如何使用 Python 录制音频并保存为 WAV 格式：
import sounddevice as sd
import numpy as np
import wave
# 设置录音参数
sample_rate = 44100 # 采样率
duration = 10 # 录音时间（秒）
def record_audio():
print("开始录音...")
# 录制音频
recording = sd.rec(int(duration * sample_rate), samplerate=sample_rate, channels=1, dtype='int16')
sd.wait() # 等待录音完成
print("录音结束")
return recording
def save_wave_file(filename, audio_data):
# 创建一个波形文件
with wave.open(filename, 'wb') as wf:
wf.setnchannels(1) # 设置为单声道
wf.setsampwidth(2) # 16 位 = 2 字节
wf.setframerate(sample_rate)
wf.writeframes(audio_data.tobytes())
print(f"文件已保存为: {filename}")
def main():
audio_data = record_audio()
save_wave_file("output.wav", audio_data)
if __name__ == "__main__":
main()
解析代码
sounddevice: 用于录制音频。numpy: 用于处理音频数据的数组。wave: 用于创作和保存 WAV 文件。
在 record_audio 函数中，我们利用 sd.rec() 函数开始录音，录音数据存储在 NumPy 数组中。录音完成后，数据通过 save_wave_file 函数被保存为 WAV 文件。
5. 关系图
为了帮助更好地理解各部分的关系，我们可以使用实体关系图（ER图）表示如下：
erDiagram
RECORDING {
string audio_data
int duration
int sample_rate
}
SAVE_WAVE {
string filename
}
RECORDING ||--o| SAVE_WAVE : contains
6. 结尾
通过本教程，我们成功地使用 Python 进行音频录制，并将录制的音频保存为 WAV 格式。借助 sounddevice、numpy 和 wave，我们能够方便地进行音频处理与存储。你可以根据实际需要调整采样率和录音时间，甚至添加更复杂的功能，比如：实时音频处理、音频特效等。
希望这篇文章对你在使用 Python 进行音频录制方面有所帮助，也期待你扩展更多的应用场景！如果你有任何问题或想法，欢迎在评论区交流讨论。
