numpy

→ndarray:rest-term

ログの保存

def debuglog(name='', data=[]):
   with open('log.csv', 'a') as f:
       writer = csv.writer(f, lineterminator='\n')
       writer.writerow(name)
       writer.writerow(data)

ログの保存2

from datetime import date
import csv
def debuglog(s=None, data=None):
   d = date.today().isoformat()
   with open('log.csv', 'a') as f:
       writer = csv.writer(f, lineterminator='\n')
       if not s is None:
           writer.writerow([d , s])
       if not data is None:
           writer.writerow([d, data])
       print s, data

バイナリデータの読み書き

http://hydrocul.github.io/wiki/numpy/ndarray-io.html

np.save, np.load

ndarr1 = np.array([0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0])
np.save('test.npy', ndarr1)
ndarr2 = np.load('test.npy')

np.savez, np.load

np.savez を使うと複数のndarrayを名前付きで、しかも圧縮してファイルに保存できる。保存したファイルを読み込むには上と同じく np.load を使う。 np.load はファイルの保存形式を拡張子で判断しているようで、 np.savez での保存形式の場合は拡張子は .npz を使う。

ndarr1 = np.array([0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0])
ndarr2 = np.array([10, 20, 30])
np.savez('test.npz', x=ndarr1, y=ndarr2)
ndarr3 = np.load('test.npz')
print(ndarr3['x'])
# 出力結果
# [ 0.   0.1  0.2  0.3  0.4  0.5  0.6  0.7  0.8  0.9  1. ]
print(ndarr3['y'])
# 出力結果
# [10 20 30]

np.savetxt, np.loadtxt

2次元ndarryをテキスト形式で保存・読み込み. 区切り文字は空白がデフォルトなのでcsvにするためにはdelimiterオプションを利用

ndarr1 = np.array([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.], [7., 8., 9.]])
np.savetxt('test.csv', ndarr1, delimiter=',')
ndarr2 = np.loadtxt('test.csv', delimiter=',')
print(ndarr2)
# 出力結果
# [[ 1.  2.  3.]
#  [ 4.  5.  6.]
#  [ 7.  8.  9.]]

初めての信号処理

人工信号に対して、FFT、STFT解析を行うサンプルコード

→初めての信号処理

オーディオのロード

  1. scipyを使う場合

返り値のdataはnumpy.array()

   # オーディオのロード
   from scipy.io.wavfile import read
   fs, data = read(filename)
   data = data[0:fs/2-1]

Numpy Array (np.ndarray)

ary = np.array([1,2,3,4,5]) = np.array( (1,2,3,4,5))
# ゼロベクトル
ary = np.zeros(3) # 1次元の場合はスカラーでよい
ary = np.zeros((3, 2)) # N次元の場合はタプルを忘れずに
# 空配列
ary = np.empty((Nx,Ny))
ary = np.empty_like(ary0)
# 1ベクトル
ary = np.ones((Nx,Ny))
ary = np.ones_like(ary0)
# 単位行列
ary = identity(N) #NxNの単位行列が生成される
ary = np.array([1,2,3])
# データタイプ(np.bool, np.int, np.float, np.complex... np.int32, np.float64...)
 ary.dtype 
# タイプの変更
ary = ary.astype(np.float)
# 配列サイズ
ary = np.empty((3,5,2), dtype = np.float)
ary.shape
>> (3,5,2)
# 配列次元
ary = np.empty((3,5,2), dtype = np.float)
ary.ndim
>> 3
# 要素数
ary = np.empty((3,5,2), dtype = np.float)
ary.size
>> 30

Numpy Array (ndarray) 便利機能

→The N-dimensional array

s-ndarray.jpg

→ndarray atribute and method

Numpy dtype

dtype_range = {np.bool_: (False, True),
              np.bool8: (False, True),
              np.uint8: (0, 255),
              np.uint16: (0, 65535),
              np.int8: (-128, 127),
              np.int16: (-32768, 32767),
              np.int64: (-2**63, 2**63 - 1),
              np.uint64: (0, 2**64 - 1),
              np.int32: (-2**31, 2**31 - 1),
              np.uint32: (0, 2**32 - 1),
              np.float32: (-1, 1),
              np.float64: (-1, 1)}

オーディオI/O

pythonでオーディオを再生するにはpyaudioがよさそう。pyaudioに再生させるためには、バイナリに戻す必要がある。

→numpy.unpackbit

>>> a = np.array([[2], [7], [23]], dtype=np.uint8)
>>> a
array([[ 2],
      [ 7],
      [23]], dtype=uint8)
>>> b = np.unpackbits(a, axis=1)
>>> b
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0],
      [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1],
      [0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1]], dtype=uint8)

np.frombufferで24bitファイルを読み込む

→Speed up loading 24-bit binary data into 16-bit numpy array

output = np.frombuffer(data,'b').reshape(-1,3)[:,1:].flatten().view('i2')

sndhdr — サウンドファイルの識別

   path = './audio/sin_44100_24bit_stereo_5s.wav'
   print sndhdr.what(path)
   >>> ('wav', 44100, 2, -1, 24)
   print sndhdr.whathdr(path)
   >>>('wav', 44100, 2, -1, 24)
import sndhdr, wave, struct
if sndhdr.what(fname)[0] != 'wav'
 raise StandardError("file doesn't have wav header")
try:
 wav = wave.open(fname)
 params = (nchannels,sampwidth,rate,nframes,comp,compname) =  wav.getparams()
 frames = wav.readframes(nframes*nchannels)
finally:
 wav.close()
out = struct.unpack_from ("%dh" % nframes*nchannels, frames)
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