python提取音乐伴奏

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mob64ca12f6066e 2024-09-03 03:40:13 ©著作权

文章标签 音频处理 Python 采样率 文章分类 Python 后端开发

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Python提取音乐伴奏的科普文章

在当今数字音乐盛行的时代，很多人希望能从歌曲中提取出伴奏部分，创造自己的音乐或进行卡拉OK等活动。在这篇文章中，我们将探讨如何使用Python提取音乐伴奏，并提供相关的代码示例。同时，我们将通过一些简单的步骤，让每个人都能轻松实现这一目标。

背景知识

音乐通常包含多个音轨，例如主唱、伴奏和其他乐器音轨。这些音轨的混合形成了我们所听到的完整歌曲。为了提取伴奏，我们通常需要使用一些信号处理和音频分析的技术。

在这篇文章中，我们将使用Python的 librosa 和 numpy 库来帮助我们完成音乐伴奏的提取。

环境准备

在开始之前，你需要确保已有Python环境，以及安装以下库：

pip install librosa numpy soundfile

librosa 是一个用于音乐和音频分析的库。
numpy 是一个用于数值计算的库。
soundfile 用于读取和写入音频文件。

音频处理原理

在音频处理的过程中，我们主要关注以下步骤：

读取音频文件：使用 librosa 读取音频。
谱图生成：将音频信号转化为频谱信息。
音轨分离：使用音频分离技术提取伴奏部分。
保存伴奏：将提取的伴奏部分保存为音频文件。

音频文件格式

在进行处理前，请确保你有一个格式正确的音频文件（如WAV、MP3）。在此示例中，我们将使用WAV格式的文件进行演示。

代码实现

接下来，让我们逐步实现提取伴奏的过程。以下是完整的代码示例：

import librosa
import numpy as np
import soundfile as sf

# 读取音频文件
def load_audio(file_path):
    audio, sr = librosa.load(file_path, sr=None)  # sr=None保持原采样率
    return audio, sr

# 提取伴奏
def extract_accompaniment(audio):
    # 通过库函数进行音轨分离
    audio_without_vocals = librosa.effects.hpss(audio)[0]  # Hpss提取伴奏
    return audio_without_vocals

# 保存音频文件
def save_audio(file_path, audio, sr):
    sf.write(file_path, audio, sr)

# 主程序
def main():
    input_file = 'your_audio_file.wav'  # 输入音频文件路径
    output_file = 'accompaniment.wav'    # 输出伴奏文件路径

    audio, sr = load_audio(input_file)
    accompaniment = extract_accompaniment(audio)
    save_audio(output_file, accompaniment, sr)

    print(f'伴奏已提取并保存到: {output_file}')

if __name__ == '__main__':
    main()

代码解析

读取音频文件：使用 librosa.load 函数读取音频文件，返回音频信号和采样率。
提取伴奏：我们利用 librosa.effects.hpss() 函数来分离高频和低频成分。在这里，我们提取的是伴奏部分。
保存音频文件：使用 soundfile 的 sf.write 功能将处理后的伴奏保存为新的音频文件。
主程序结构：整合所有功能为 main 函数，使其成为入口程序。

音频处理示意图

在音频处理过程中，我们可以将不同的步骤以图示的形式展现出来，下面是一个简单的ER图：

erDiagram
    AUDIO_FILE {
        string filepath
        int sample_rate
        array audio_signal
    }
    ACCOMPANIMENT {
        string filepath
        int sample_rate
        array audio_signal
    }
    
    AUDIO_FILE ||--o{ ACCOMPANIMENT : extracts

在这张关系图中，我们描述了音频文件（AUDIO_FILE）与提取出的伴奏（ACCOMPANIMENT）之间的关系。