用python写一边录音一边播音一边显示FFT波形PYQT5带开始按键的三线程程序

时间: 2023-10-05 21:04:35 浏览: 109
以下是一种用Python编写的三线程程序,可在录音时播放并显示FFT波形,带有一个开始按键。使用了PyQt5库进行界面设计和线程管理。 ``` import sys from PyQt5.QtCore import * from PyQt5.QtGui import * from PyQt5.QtWidgets import * import pyaudio import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt class RecordThread(QThread): """ 录音线程类 """ record_finished_signal = pyqtSignal(np.ndarray) def __init__(self, CHUNK=1024, RATE=44100, RECORD_SECONDS=5): super().__init__() self.CHUNK = CHUNK self.RATE = RATE self.RECORD_SECONDS = RECORD_SECONDS def run(self): p = pyaudio.PyAudio() stream = p.open(format=pyaudio.paInt16, channels=1, rate=self.RATE, input=True, frames_per_buffer=self.CHUNK) frames = [] for i in range(0, int(self.RATE / self.CHUNK * self.RECORD_SECONDS)): data = stream.read(self.CHUNK) frames.append(data) stream.stop_stream() stream.close() p.terminate() audio_data = np.frombuffer(b''.join(frames), dtype=np.int16) self.record_finished_signal.emit(audio_data) class PlayThread(QThread): """ 播放线程类 """ def __init__(self, audio_data, CHUNK=1024, RATE=44100): super().__init__() self.audio_data = audio_data self.CHUNK = CHUNK self.RATE = RATE def run(self): p = pyaudio.PyAudio() stream = p.open(format=pyaudio.paInt16, channels=1, rate=self.RATE, output=True) for i in range(0, len(self.audio_data), self.CHUNK): chunk = self.audio_data[i:i + self.CHUNK] stream.write(chunk) stream.stop_stream() stream.close() p.terminate() class FFTThread(QThread): """ FFT线程类 """ fft_data_signal = pyqtSignal(np.ndarray) def __init__(self, audio_data, CHUNK=1024, RATE=44100): super().__init__() self.audio_data = audio_data self.CHUNK = CHUNK self.RATE = RATE def run(self): fft_data = self.get_fft(self.audio_data, self.CHUNK, self.RATE) self.fft_data_signal.emit(fft_data) @staticmethod def get_fft(audio_data, CHUNK, RATE): data = audio_data * np.hanning(len(audio_data)) fft_data = np.abs(np.fft.fft(data)) / CHUNK * 2 freq = np.linspace(0, RATE, CHUNK + 1)[:CHUNK // 2] return fft_data[:CHUNK // 2], freq class MainWindow(QWidget): """ 窗口类 """ def __init__(self): super().__init__() self.initUI() self.record_thread = None self.play_thread = None self.fft_thread = None def initUI(self): self.setWindowTitle('Record and Play Audio') self.setGeometry(300, 300, 800, 600) self.label1 = QLabel('Audio Waveform', self) self.label1.setGeometry(50, 50, 300, 30) self.label2 = QLabel('FFT Waveform', self) self.label2.setGeometry(450, 50, 300, 30) self.start_button = QPushButton('Start Recording', self) self.start_button.setGeometry(50, 500, 150, 30) self.start_button.clicked.connect(self.start_recording) self.stop_button = QPushButton('Stop Recording', self) self.stop_button.setGeometry(250, 500, 150, 30) self.stop_button.clicked.connect(self.stop_recording) self.stop_button.setEnabled(False) self.play_button = QPushButton('Play Audio', self) self.play_button.setGeometry(450, 500, 150, 30) self.play_button.clicked.connect(self.play_audio) self.play_button.setEnabled(False) self.label3 = QLabel('Recording Time: 0s', self) self.label3.setGeometry(50, 550, 150, 30) self.label4 = QLabel('Playing Time: 0s', self) self.label4.setGeometry(450, 550, 150, 30) self.audio_waveform = QLabel(self) self.audio_waveform.setGeometry(50, 100, 300, 300) self.audio_waveform.setStyleSheet('background-color: white;') self.fft_waveform = QLabel(self) self.fft_waveform.setGeometry(450, 100, 300, 300) self.fft_waveform.setStyleSheet('background-color: white;') self.show() def start_recording(self): self.start_button.setEnabled(False) self.stop_button.setEnabled(True) self.play_button.setEnabled(False) self.record_thread = RecordThread() self.record_thread.record_finished_signal.connect(self.record_finished) self.fft_thread = FFTThread(np.array([])) self.fft_thread.fft_data_signal.connect(self.update_fft_waveform) self.record_thread.start() self.fft_thread.start() def stop_recording(self): self.start_button.setEnabled(True) self.stop_button.setEnabled(False) self.play_button.setEnabled(True) self.record_thread.terminate() self.fft_thread.terminate() self.label3.setText('Recording Time: {}s'.format(self.record_thread.RECORD_SECONDS)) def play_audio(self): self.start_button.setEnabled(False) self.stop_button.setEnabled(False) self.play_button.setEnabled(False) self.play_thread = PlayThread(self.record_thread.audio_data) self.play_thread.finished.connect(self.play_finished) self.play_thread.start() def record_finished(self, audio_data): self.audio_data = audio_data self.audio_waveform.setPixmap(self.get_waveform_pixmap(audio_data)) self.fft_thread.audio_data = audio_data def update_fft_waveform(self, fft_data): self.fft_waveform.setPixmap(self.get_fft_pixmap(fft_data)) def play_finished(self): self.start_button.setEnabled(True) self.stop_button.setEnabled(False) self.play_button.setEnabled(True) self.label4.setText('Playing Time: {}s'.format(len(self.record_thread.audio_data) / self.record_thread.RATE)) @staticmethod def get_waveform_pixmap(audio_data): fig = plt.figure(figsize=(3, 3), dpi=80) plt.plot(audio_data) buf = fig.canvas.buffer_rgba() plt.close(fig) width, height = buf.width(), buf.height() img = QImage(buf, width, height, QImage.Format_RGBA8888) pixmap = QPixmap.fromImage(img) return pixmap.scaled(300, 300, Qt.KeepAspectRatio) @staticmethod def get_fft_pixmap(fft_data): fig = plt.figure(figsize=(3, 3), dpi=80) plt.plot(fft_data) buf = fig.canvas.buffer_rgba() plt.close(fig) width, height = buf.width(), buf.height() img = QImage(buf, width, height, QImage.Format_RGBA8888) pixmap = QPixmap.fromImage(img) return pixmap.scaled(300, 300, Qt.KeepAspectRatio) if __name__ == '__main__': app = QApplication(sys.argv) window = MainWindow() sys.exit(app.exec_()) ``` 该程序包括三个线程类:RecordThread、PlayThread和FFTThread。RecordThread用于录制音频数据,PlayThread用于播放录制好的音频数据,FFTThread用于计算音频数据的FFT并发送给主线程进行显示。 在主窗口类MainWindow中,通过UI设计创建了开始录制、停止录制、播放录制好的音频、显示录制音频波形和FFT波形的控件,并实现了相应的槽函数。录制音频时,实例化RecordThread和FFTThread并启动,当录制完成时,RecordThread将录制好的音频数据发送给主线程进行显示,并更新FFTThread的音频数据,FFTThread计算FFT并将结果发送给主线程进行显示。播放录制好的音频时,实例化PlayThread并启动,播放完成后发送finished信号,在槽函数中更新相应的控件状态。主线程通过get_waveform_pixmap和get_fft_pixmap方法将matplotlib绘制好的波形转换成QPixmap格式,并显示在相应的控件上。
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