Pythonでマイク入力音声をリアルタイムで波形(グラフ)表示する方法【Windows、Pyaudio、matplotlib】

プログラム解説

ここから解説していきます。

マイクデバイスのオープンと入力

まず、マイクデバイスの制御をするためにpyaudioをインポートしています。

import pyaudio

つづいて、マイクのオープン処理です。

def audiostart():
    audio = pyaudio.PyAudio()
    stream = audio.open( format = pyaudio.paInt16,
                         rate = 44100,
                         channels = 1, 
                         input_device_index = 1,
                        input = True, 
                        frames_per_buffer = 1024)
    return audio, stream

こちら、まず以下でAudioのインスタンスを生成

audio = pyaudio.PyAudio()

そして、以下でデバイスのオープンをしています。

stream = audio.open( format = pyaudio.paInt16,        … 16 bit
                         rate = 44100,                … 44.1Khz
                         channels = 1,                … チャンネル数 1 
                         input_device_index = 1,      … デバイスインデックス
                        input = True,                 … インプットを有効化
                        frames_per_buffer = 1024)     … 何バイト単位でデータをもらうか

そして、データの取得は以下で行います。

data = stream.read(1024)

最大で何バイト取得するのか指定してread関数を呼び出すだけです。

そして、使い終わったら、最後に後始末です。

def audiostop(audio, stream):
    stream.stop_stream()
    stream.close()
    audio.terminate()

データのグラフ化

続いて、グラフを表示するためには、以下の通りインポートします。

import matplotlib.pyplot as plot

これは、「matplotlib」モジュールの「pyplot」というクラスを、「plot」という名前で使いますよってことです。
そして、実際にプロットしてグラフを表示しているのは以下です。

    plot.plot(audiodata)
    plot.draw()
    plot.pause(0.001)
    plot.cla()

これは以下のような流れを行うことでデータを設定して描画しています。

① plot.plot ・・・ データを設定
② plot.draw ・・・ 設定したデータで描画を指示
③ plot.pause ・・・ 少し止めて描画を待つ
※リアルタイムで描画したいときにはこれを行う必要があります。
④ plot.cla ・・・ データの内容をクリア

これで、マイクから音声を入力し、入力データをグラフ化できました。
Pythonはやっぱり簡単でいいですね。
次は、また勉強して、入力したデータをフーリエ変換し、入力波形の周波数をチェックしてみようと思います。

2021/12/16 追記

音量(デシベル)と周波数の取得方法の記事を書きましたので、興味ある方はこちらも見てみてください。

Python Wave音源の周波数と音量(デシベル)を取得する方法[python音声解析 フーリエ変換 FFT]

前回に引き続き音声関連のプログラム紹介となります。今回は、Pythonで、Wave音源の周波数と音量(デシベル)を取得する方法になります。Audio機器なんかの試験で、再生されている音の周波数や音量を見たいことが筆者はあって、簡易的な試験で機材を安く少なくするために、こういったプログラムが欲しいな...

niyanmemo.com

2023.09.13

こちらは録音ではなく、スピーカー出力となりますが、pyaudioでのコールバック処理の方法をまとめていますので、コールバックで処理したいよって方は以下を参考にしてみたください。

Pythonで正弦波を再生する方法：PyaudioとNumpyを使った音の生成とコールバック

これまでは入力音声の制御について、記事にしてきましたが、今回は逆に音声を出力する方法を纏めてみます。Wave音源をそのまま出力するのは面白くないなと思ったので、プログラム上で正弦波を生成して出力するプログラムにしてみました。いや入力音声が知りたいんだけど！！って 方は以下にいくつか記事を書いていま...

niyanmemo.com

2023.09.13

Pythonについて勉強したい人は以下がおすすめです。私も持っていてたまに眺めて勉強していますものですのでぜひ購入して学習してみてください。