用 Python 简单生成 WAV 波形声音文件

Python 简单生成 WAV 波形声音文件

让机器发出声响，本身就是一件充满魔法的事情。有没有想过，用一段简单的代码，生成一个最简单的声音呢？
Python 这门脚本语言的库十分丰富，借助于其中的三个内置模块就能完成这件神奇的事情：
math 模块提供了圆周率常量 pi 和正弦函数 sin， 这些使得我们无需掌握高等数学就可以完成今天的任务；
wave 模块提供了读取和写入波形文件数据的功能，使得我们无需操心 wave 文件的技术细节，就可以把波形数据写入到其中；
struct 可以将数据打包成二进制数据，这方便了我们可以把计算到的数据封装成二进制数据写入 wave 文件
此外，我们还需要对声音的本质以及三角函数有一定的认识。
下面是我拙劣的代码，希望大佬们勿喷。
"""产生正弦波形的音频文件。"""
from ast import Str
import math
import struct
import wave
def sinewave(limit: int, a: int, omega: float):
"""正弦波样本生成器。
limit 指定生成的总样本数
a 指定振幅大小
omega 指定角转速
"""
for n in range(limit):
yield int(a*math.sin(omega*n))
def generateSineWaveFile(file: Str, sampleRate: int, frequency: int, duration: float):
"""生成一个特定正弦波的音频文件。
file 指定文件名
sampleRate 指定采样频率（单位：赫兹）
frequency 指定频率（单位： 赫兹）
duration 指定时常（单位：秒）
"""
# 振幅。
amplitude = 10000
# 每周期样本数。
samplesPerCycle = sampleRate // frequency
# 总样本数。
totalSamples = int(duration*sampleRate)
# 使最后一次的样本值与第一次样本值相同，都为 0，因此需要保证 totalSamples 是 samplesPerCycle 的倍数 + 1。
if rem := totalSamples % samplesPerCycle:
totalSamples = totalSamples+(samplesPerCycle - rem)
totalSamples = totalSamples+1
# 创建波形文件并循环写入采样数据。
with wave.open(file, 'wb') as wf:
# 设置为单声道。
wf.setnchannels(1)
# 设置采样量化位数为双字节16位。
wf.setsampwidth(2)
# 设置采样率。
wf.setframerate(sampleRate)
# 样本间隔角旋转量。
omega = 2*math.pi/(sampleRate/frequency)
# 遍历每一个采样点。
for s in sinewave(totalSamples, amplitude, omega):
# 将采样数据打包成字节数据写入波形文件。
data = struct.pack('<h', int(s))
wf.writeframes(data)
# 以脚本运行时根据用户提示生成一个示例文件。
if __name__ == "__main__":
print('简易波形生成器')
filename = input('请输入用于保存波形的文件名： ')
frequency = int(input('正弦波的声音频率（单位：赫兹）：'))
duration = float(input('持续时间（）单位：秒： '))
generateSineWaveFile(filename, 48000, frequency, duration)