Numpy scipy.io：无法写入wav文件

在本文中，我们将介绍使用Numpy和scipy.io处理音频文件时可能出现的错误，特别是波形文件（.wav）无法写入的问题。

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问题描述

当使用scipy.io.wavfile.write()函数写入.wav文件时，有时会出现以下错误：

ValueError: Invalid audio data. Data must be symmetric+/-1 and float64 or int32.

这表示音频数据必须是整数或浮点数，必须在+/-1之间对称。如果不满足此要求，则无法将数据写入WAV文件。

问题分析

通常，Numpy数组中的音频数据是整数数据类型，例如int16或int32。当使用write()函数时，它首先将每个样本标准化为-1到1的范围，然后将其放大到整数范围。这样可以确保音频信号的幅度不超过整数范围，以避免失真。但是，如果数据范围超出了int16或int32，则不可能将其放大到整数范围，因此会出现错误。

解决方案

一种解决方案是对音频数据进行标准化，以确保它在+/-1之间对称，然后将其转换为浮点数。可以使用以下代码来完成此任务：

import numpy as np

# Load audio data from file
fs, data = wavfile.read('audio.wav')

# Ensure the data is symmetric and convert to float32
data = np.float32(data / 32767.0)
data = np.clip(data, -1.0, 1.0)

# Write data to file
wavfile.write('output.wav', fs, data)

在上面的代码中，我们首先从文件中加载音频数据，然后将其标准化为-1到1之间的范围。我们使用np.float32()函数将数据转换为浮点数。最后，我们使用np.clip()函数确保数据在-1到1之间对称，然后使用write()函数将其写入WAV文件。

如果这种解决方案不能解决问题，则可能需要手动调整音频数据以确保其范围在int16或int32的范围内。可以使用以下代码来完成此任务：

import numpy as np

# Load audio data from file
fs, data = wavfile.read('audio.wav')

# Scale data to int16 range
max_val = np.iinfo(np.int16).max
data_int16 = np.int16(data * max_val)

# Write data to file
wavfile.write('output.wav', fs, data_int16)

在上面的代码中，我们首先从文件中加载音频数据，然后使用np.iinfo()函数获取int16数据类型的范围。我们使用此范围将数据缩放为int16范围，并将其转换为int16数据类型。最后，我们使用write()函数将其写入WAV文件。

总结

在本文中，我们介绍了使用Numpy和scipy.io处理音频文件时可能出现的问题。我们详细讨论了将音频数据写入WAV文件时可能出现的错误，并提出了解决方案。最终的解决方案取决于音频数据的数据类型和范围，因此它可能因情况而异。在处理音频文件时，建议严格遵守文件格式的规范，以免出现问题。