如何将正弦曲线图拟合到音频信号以确定 Python 中的频率和幅度？

Question

我有一个音频信号，其形式类似于以下内容。 我曾尝试使用 Scipy 的优化库将正弦 function 拟合到数据，但是由于数据的形式，这似乎不起作用。 我还能如何拟合正弦 function 来确定频率和幅度？

Answer 1

有许多方法可以从数据中提取此信息。 您可以（并且可能应该）应用一些光谱分析以获得最准确的结果。 例如，查看SciPy 的频谱图。 但是，要快速估计频率，您可以只查看过零：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from math import pi

# Generate a 2 second array of data with millisecond resolution
time, timestep = np.linspace(0, 2, 2000, endpoint=False, retstep=True)
# Generate a constant frequency sine wave with varying amplitude
frequency = 42
amplitude = 1 / ((time - 1)**2 + 0.03)
data = amplitude * np.sin(2*pi*frequency*time)
plt.plot(time, data)

# Extract rising zero crossings
rising_zero_crossing_indices = np.where(np.diff(np.sign(data)) > 0)[0]
rising_zero_crossing_times = time[rising_zero_crossing_indices]

# Find the frequency 
period = np.diff(rising_zero_crossing_times)
avg_frequency = 1/np.mean(period)

print(avg_frequency)