梅尔频谱(mel-spectrogram)提取,griffin_lim声码器【python代码分析】
在语音分析,合成,转换中,第一步往往是提取语音特征参数。
利用机器学习方法进行上述语音任务,常用到梅尔频谱。
本文介绍从音频文件提取梅尔频谱,和从梅尔频谱变成音频波形。
从音频波形提取Mel频谱:
对音频信号预加重、分帧和加窗
对每帧信号进行短时傅立叶变换STFT,得到短时幅度谱
短时幅度谱通过Mel滤波器组得到Mel频谱
从Mel频谱重建音频波形
Mel频谱转换成幅度谱
griffin_lim声码器算法重建波形
去加重
声码器有很多种,比如world,straight等,但是griffin_lim是特殊的,它不需要相位信息就可以重频谱重建波形,实际上它根据帧之间的关系估计相位信息。和成的音频质量也较高,代码也比较简单。
音频波形 到 mel-spectrogram
sr = 24000 # Sample rate.
n_fft = 2048 # fft points (samples)
frame_shift = 0.0125 # seconds
frame_length = 0.05 # seconds
hop_length = int(sr*frame_shift) # samples.
win_length = int(sr*frame_length) # samples.
n_mels = 512 # Number of Mel banks to generate
power = 1.2 # Exponent for amplifying the predicted magnitude
n_iter = 100 # Number of inversion iterations
preemphasis = .97 # or None
max_db = 100
ref_db = 20
top_db = 15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
def get_spectrograms(fpath):
'''Returns normalized log(melspectrogram) and log(magnitude) from `sound_file`.
Args:
sound_file: A string. The full path of a sound file.
Returns:
mel: A 2d array of shape (T, n_mels) <- Transposed
mag: A 2d array of shape (T, 1+n_fft/2) <- Transposed
'''
# Loading sound file
y, sr = librosa.load(fpath, sr=sr)
# Trimming
y, _ = librosa.effects.trim(y, top_db=top_db)
# Preemphasis
y = np.append(y[0], y[1:] - preemphasis * y[:-1])
# stft
linear = librosa.stft(y=y,
n_fft=n_fft,
hop_length=hop_length,
win_length=win_length)
# magnitude spectrogram
mag = np.abs(linear) # (1+n_fft//2, T)
# mel spectrogram
mel_basis = librosa.filters.mel(sr, n_fft, n_mels) # (n_mels, 1+n_fft//2)
mel = np.dot(mel_basis, mag) # (n_mels, t)
# to decibel
mel = 20 * np.log10(np.maximum(1e-5, mel))
mag = 20 * np.log10(np.maximum(1e-5, mag))
# normalize
mel = np.clip((mel - ref_db + max_db) / max_db, 1e-8, 1)
mag = np.clip((mag - ref_db + max_db) / max_db, 1e-8, 1)
# Transpose
mel = mel.T.astype(np.float32) # (T, n_mels)
mag = mag.T.astype(np.float32) # (T, 1+n_fft//2)
return mel, mag
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
mel-spectrogram 到 音频波形
def melspectrogram2wav(mel):
'''# Generate wave file from spectrogram'''
# transpose
mel = mel.T
# de-noramlize
mel = (np.clip(mel, 0, 1) * max_db) - max_db + ref_db
# to amplitude
mel = np.power(10.0, mel * 0.05)
m = _mel_to_linear_matrix(sr, n_fft, n_mels)
mag = np.dot(m, mel)
# wav reconstruction
wav = griffin_lim(mag)
# de-preemphasis
wav = signal.lfilter([1], [1, -preemphasis], wav)
# trim
wav, _ = librosa.effects.trim(wav)
return wav.astype(np.float32)
def spectrogram2wav(mag):
'''# Generate wave file from spectrogram'''
# transpose
mag = mag.T
# de-noramlize
mag = (np.clip(mag, 0, 1) * max_db) - max_db + ref_db
# to amplitude
mag = np.power(10.0, mag * 0.05)
# wav reconstruction
wav = griffin_lim(mag)
# de-preemphasis
wav = signal.lfilter([1], [1, -preemphasis], wav)
# trim
wav, _ = librosa.effects.trim(wav)
return wav.astype(np.float32)
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
几个辅助函数:
def _mel_to_linear_matrix(sr, n_fft, n_mels):
m = librosa.filters.mel(sr, n_fft, n_mels)
m_t = np.transpose(m)
p = np.matmul(m, m_t)
d = [1.0 / x if np.abs(x) > 1.0e-8 else x for x in np.sum(p, axis=0)]
return np.matmul(m_t, np.diag(d))
def griffin_lim(spectrogram):
'''Applies Griffin-Lim's raw.
'''
X_best = copy.deepcopy(spectrogram)
for i in range(n_iter):
X_t = invert_spectrogram(X_best)
est = librosa.stft(X_t, n_fft, hop_length, win_length=win_length)
phase = est / np.maximum(1e-8, np.abs(est))
X_best = spectrogram * phase
X_t = invert_spectrogram(X_best)
y = np.real(X_t)
return y
def invert_spectrogram(spectrogram):
'''
spectrogram: [f, t]
'''
return librosa.istft(spectrogram, hop_length, win_length=win_length, window="hann")
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
预加重:
语音信号的平均功率谱受声门激励和口鼻辐射影响,高频端约在800HZ以上按6dB/倍频程衰落,预加重的目的是提升高频成分,使信号频谱平坦化,以便于频谱分析或声道参数分析.
---------------------
梅尔频谱(mel-spectrogram)提取,griffin_lim声码器【python代码分析】的更多相关文章
- Python代码分析工具
Python代码分析工具:PyChecker.Pylint - CSDN博客 https://blog.csdn.net/permike/article/details/51026156
- Python代码分析工具之dis模块
转自:http://hi.baidu.com/tinyweb/item/923d012e8146d00872863ec0 ,格式调整过. 代码分析不是一个新的话题,代码分析重要性的判断比较主观,不同 ...
- 正则提取关键字符-python代码实现
原文地址:http://www.bugingcode.com/blog/python_re_extraction_key.html 关于python的正则使用在以前的文章中 http://www.bu ...
- 60行python代码分析2018互联网大事件
2018年是改革开放四十周年,也是互联网发展的重要一年.经历了区块链,人工智能潮的互联网行业逐渐迎来了冬天.这一年里有无数的事件发生着,正好学了python数据处理相关,那么就用python对18年的 ...
- 转载:量化投资中常用python代码分析(一)
pandas的IO 量化投资逃不过数据处理,数据处理逃不过数据的读取和存储.一般,最常用的交易数据存储格式是csv,但是csv有一个很大的缺点,就是无论如何,存储起来都是一个文本的格式,例如日期‘20 ...
- 如何使用 Pylint 来规范 Python 代码风格
如何使用 Pylint 来规范 Python 代码风格 转载自https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-pylint/ Pylint 是什么 ...
- python代码检查工具pylint 让你的python更规范
1.pylint是什么? Pylint 是一个 Python 代码分析工具,它分析 Python 代码中的错误,查找不符合代码风格标准(Pylint 默认使用的代码风格是 PEP 8,具体信息,请参阅 ...
- 利用这10个工具,你可以写出更好的Python代码
我每天都使用这些实用程序来使我的Python代码可显示. 它们是免费且易于使用的. 编写漂亮的Python比看起来难. 作为发布工作流程的一部分,我使用以下工具使代码可显示并消除可避免的错误. 很多人 ...
- 语音识别之梅尔频谱倒数MFCC(Mel Frequency Cepstrum Coefficient)
语音识别之梅尔频谱倒数MFCC(Mel Frequency Cepstrum Coefficient) 原理 梅尔频率倒谱系数:一定程度上模拟了人耳对语音的处理特点 预加重:在语音信号中,高频部分的能 ...
随机推荐
- Vue作用域插槽:用作循环结构的模版
一 项目结构 二 App组件 <template> <div id="app"> <!-- 子组件 --> <todos :list=&q ...
- 应用安全 - Windows操作系统 - 漏洞 - 汇总
FTP弱密码 将FTP服务器的密码更改为强密码 vi /etc/vsftpd/vsftpd.conf anonymous_enable=NO #禁止匿名登录 重启ftp服务 Windows匿名用户整改 ...
- selenium向IE的输入框中输入字符时特别慢
selenium向IE的输入框中输入字符时特别慢,需要去selenium官网下载32位的iedriver,替换掉64位的,即可解决.
- 牛顿迭代法理论推导及python代码实现
公式不便于在这里编辑,所以在word中编辑好了,截图过来. 用python+牛顿迭代法 求 y =(x-2)**3的解 import numpy as np import matplotlib.p ...
- springboot启动脚本
#!/bin/sh JAVA_HOME="/ulic1/jdk/jdk1.8.0_201/bin" export JAVA_HOME lsof -i:9010 |awk '{pri ...
- [Linux] 011 其它权限管理命令
1. 权限管理命令:chown 命令名称:chown 命令英文原意:change file ownership 命令所在路径:/bin/chown 执行权限:所有用户 语法:chown [用户] [文 ...
- JVM(16)之 双亲委派模型
开发十年,就只剩下这套架构体系了! >>> 在上一篇博文中,我们知道了如何获得二进制的字节流,并根据获得的字节流去装载一个类.同时也了解到类加载器的存在,每个加载器对应着不同的加 ...
- android 好的源码链接
1.自定义表情键盘:https://github.com/w446108264/XhsEmoticonsKeyboard 2.底部导航栏https://github.com/Ashok-Varma/B ...
- 从“中产梦”中醒来,好好打工吧
"中产"定义 自打"中产阶级/阶层"概念出现,总有人试图给出定义.搞不清何为"中产"却试图定义"中产阶级/阶层",注定是 ...
- Linux学习笔记2-CentOS7安装tomcat8
1.下载tomcat:apache-tomcat-8.5.16.tar.gz 下载地址:http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/tomcat/tomcat ...