audioop — Manipulation de données audio brutes


Le module audioop permet d'effectuer des opérations utiles sur des fragments sonores. Ceux-ci sont constitués d'échantillons audio, suite d'entiers signés de taille 8, 16, 24 ou 32 bits. Ils sont sauvegardés dans des objets octet-compatibles. Tous les nombres sont des entiers, sauf mention particulière.

Modifié dans la version 3.4: Ajout de la prise en charge d'échantillons 24 bits. Toutes les fonctions acceptent maintenant les objets octet-compatibles. Une chaîne de caractères reçue en entrée lève immédiatement une erreur.

Ce module prend en charge les encodages de la loi A, de la loi u et les encodages Intel/DVI ADPCM.

Mis à part quelques opérations plus complexes ne prenant que des échantillons de 16 bits, la taille de l'échantillon (en octets) est toujours un paramètre de l'opération.

Le module définit les fonctions et variables suivantes :

exception audioop.error

Cette exception est levée pour toutes les erreurs, comme un nombre inconnu d'octets par échantillon, etc.

audioop.add(fragment1, fragment2, width)

Renvoie un fragment constitué de l'addition des deux échantillons fournis comme paramètres. width est la largeur de l'échantillon en octets, soit 1, 2, 3 ou 4. Les deux fragments doivent avoir la même longueur. Les échantillons sont tronqués en cas de débordement.

audioop.adpcm2lin(adpcmfragment, width, state)

Decode an Intel/DVI ADPCM coded fragment to a linear fragment. See the description of lin2adpcm() for details on ADPCM coding. Return a tuple (sample, newstate) where the sample has the width specified in width.

audioop.alaw2lin(fragment, width)

Convert sound fragments in a-LAW encoding to linearly encoded sound fragments. a-LAW encoding always uses 8 bits samples, so width refers only to the sample width of the output fragment here.

audioop.avg(fragment, width)

Renvoie la moyenne prise sur l'ensemble des échantillons du fragment.

audioop.avgpp(fragment, width)

Return the average peak-peak value over all samples in the fragment. No filtering is done, so the usefulness of this routine is questionable.

audioop.bias(fragment, width, bias)

Return a fragment that is the original fragment with a bias added to each sample. Samples wrap around in case of overflow.

audioop.byteswap(fragment, width)

"Byteswap" all samples in a fragment and returns the modified fragment. Converts big-endian samples to little-endian and vice versa.

Nouveau dans la version 3.4.

audioop.cross(fragment, width)

Return the number of zero crossings in the fragment passed as an argument.

audioop.findfactor(fragment, reference)

Return a factor F such that rms(add(fragment, mul(reference, -F))) is minimal, i.e., return the factor with which you should multiply reference to make it match as well as possible to fragment. The fragments should both contain 2-byte samples.

Le temps pris par cette routine est proportionnel à len(fragment).

audioop.findfit(fragment, reference)

Try to match reference as well as possible to a portion of fragment (which should be the longer fragment). This is (conceptually) done by taking slices out of fragment, using findfactor() to compute the best match, and minimizing the result. The fragments should both contain 2-byte samples. Return a tuple (offset, factor) where offset is the (integer) offset into fragment where the optimal match started and factor is the (floating-point) factor as per findfactor().

audioop.findmax(fragment, length)

Search fragment for a slice of length length samples (not bytes!) with maximum energy, i.e., return i for which rms(fragment[i*2:(i+length)*2]) is maximal. The fragments should both contain 2-byte samples.

La routine s'exécute en un temps proportionnel à len(fragment).

audioop.getsample(fragment, width, index)

Renvoie la valeur de l'échantillon à l'indice index dans le fragment.

audioop.lin2adpcm(fragment, width, state)

Convert samples to 4 bit Intel/DVI ADPCM encoding. ADPCM coding is an adaptive coding scheme, whereby each 4 bit number is the difference between one sample and the next, divided by a (varying) step. The Intel/DVI ADPCM algorithm has been selected for use by the IMA, so it may well become a standard.

state is a tuple containing the state of the coder. The coder returns a tuple (adpcmfrag, newstate), and the newstate should be passed to the next call of lin2adpcm(). In the initial call, None can be passed as the state. adpcmfrag is the ADPCM coded fragment packed 2 4-bit values per byte.

audioop.lin2alaw(fragment, width)

Convert samples in the audio fragment to a-LAW encoding and return this as a bytes object. a-LAW is an audio encoding format whereby you get a dynamic range of about 13 bits using only 8 bit samples. It is used by the Sun audio hardware, among others.

audioop.lin2lin(fragment, width, newwidth)

Convertit des échantillons pour les formats à 1, 2, 3, et 4 octets.

Note

In some audio formats, such as .WAV files, 16, 24 and 32 bit samples are signed, but 8 bit samples are unsigned. So when converting to 8 bit wide samples for these formats, you need to also add 128 to the result:

new_frames = audioop.lin2lin(frames, old_width, 1)
new_frames = audioop.bias(new_frames, 1, 128)

Le même procédé, mais inversé, doit être suivi lorsqu'on exécute une conversion d'échantillons de 8 bits à 16, 24 ou 32 bits.

audioop.lin2ulaw(fragment, width)

Convert samples in the audio fragment to u-LAW encoding and return this as a bytes object. u-LAW is an audio encoding format whereby you get a dynamic range of about 14 bits using only 8 bit samples. It is used by the Sun audio hardware, among others.

audioop.max(fragment, width)

Renvoie la valeur absolue maximale de tous les échantillons du fragment.

audioop.maxpp(fragment, width)

Return the maximum peak-peak value in the sound fragment.

audioop.minmax(fragment, width)

Renvoie un n-uplet contenant les valeurs maximale et minimale de tous les échantillons du fragment sonore.

audioop.mul(fragment, width, factor)

Renvoie un fragment contenant tous les échantillons du fragment original multipliés par la valeur à décimale factor. Les échantillons sont tronqués en cas de débordement.

audioop.ratecv(fragment, width, nchannels, inrate, outrate, state[, weightA[, weightB]])

Transforme la fréquence d'échantillonnage du fragment d'entrée.

state is a tuple containing the state of the converter. The converter returns a tuple (newfragment, newstate), and newstate should be passed to the next call of ratecv(). The initial call should pass None as the state.

Les arguments weightA et weightB sont les paramètres d'un filtre numérique simple et ont comme valeur par défaut 1 et 0, respectivement.

audioop.reverse(fragment, width)

Inverse les échantillons dans un fragment et renvoie le fragment modifié.

audioop.rms(fragment, width)

Renvoie la moyenne quadratique du fragment, c'est-à-dire sqrt(sum(S_i^2)/n).

C'est une mesure de la puissance dans un signal audio.

audioop.tomono(fragment, width, lfactor, rfactor)

Transforme un fragment stéréo en fragment mono. Le canal de gauche est multiplié par lfactor et le canal de droite par rfactor avant d'additionner les deux canaux afin d'obtenir un signal mono.

audioop.tostereo(fragment, width, lfactor, rfactor)

Génère un fragment stéréo à partir d'un fragment mono. Chaque paire d'échantillons dans le fragment stéréo est obtenue à partir de l'échantillon mono de la façon suivante : les échantillons du canal de gauche sont multipliés par lfactor et les échantillons du canal de droite, par rfactor.

audioop.ulaw2lin(fragment, width)

Convert sound fragments in u-LAW encoding to linearly encoded sound fragments. u-LAW encoding always uses 8 bits samples, so width refers only to the sample width of the output fragment here.

Note that operations such as mul() or max() make no distinction between mono and stereo fragments, i.e. all samples are treated equal. If this is a problem the stereo fragment should be split into two mono fragments first and recombined later. Here is an example of how to do that:

def mul_stereo(sample, width, lfactor, rfactor):
    lsample = audioop.tomono(sample, width, 1, 0)
    rsample = audioop.tomono(sample, width, 0, 1)
    lsample = audioop.mul(lsample, width, lfactor)
    rsample = audioop.mul(rsample, width, rfactor)
    lsample = audioop.tostereo(lsample, width, 1, 0)
    rsample = audioop.tostereo(rsample, width, 0, 1)
    return audioop.add(lsample, rsample, width)

If you use the ADPCM coder to build network packets and you want your protocol to be stateless (i.e. to be able to tolerate packet loss) you should not only transmit the data but also the state. Note that you should send the initial state (the one you passed to lin2adpcm()) along to the decoder, not the final state (as returned by the coder). If you want to use struct.Struct to store the state in binary you can code the first element (the predicted value) in 16 bits and the second (the delta index) in 8.

The ADPCM coders have never been tried against other ADPCM coders, only against themselves. It could well be that I misinterpreted the standards in which case they will not be interoperable with the respective standards.

The find*() routines might look a bit funny at first sight. They are primarily meant to do echo cancellation. A reasonably fast way to do this is to pick the most energetic piece of the output sample, locate that in the input sample and subtract the whole output sample from the input sample:

def echocancel(outputdata, inputdata):
    pos = audioop.findmax(outputdata, 800)    # one tenth second
    out_test = outputdata[pos*2:]
    in_test = inputdata[pos*2:]
    ipos, factor = audioop.findfit(in_test, out_test)
    # Optional (for better cancellation):
    # factor = audioop.findfactor(in_test[ipos*2:ipos*2+len(out_test)],
    #              out_test)
    prefill = '\0'*(pos+ipos)*2
    postfill = '\0'*(len(inputdata)-len(prefill)-len(outputdata))
    outputdata = prefill + audioop.mul(outputdata, 2, -factor) + postfill
    return audioop.add(inputdata, outputdata, 2)