( Day 15 ) 調整聲音音量和速度

2022 iThome 鐵人賽

DAY 15

Software Development

學 Python 到底可以幹麻勒？系列第 15 篇

14th鐵人賽 python python系列文章

oxxo

2022-09-15 09:50:06

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這篇文章會介紹使用 Python 的 pydub 第三方函式庫，實現聲音的音量調整、聲音淡入淡出、以及改變聲音播放速度的效果。

原文參考：聲音音量調整、淡入淡出、改變聲音速度

本篇使用的 Python 版本為 3.7.12，所有範例可使用 Google Colab 實作，不用安裝任何軟體 ( 參考：使用 Google Colab )

整聲音音量和速度

安裝 pydub 函式庫

輸入下列指令，就能安裝 pydub 函式庫 ( 依據每個人的作業環境不同，可使用 pip 或 pip3 或 pipenv )。

!pip install pydub

如果是使用 Anaconda 的環境，要額外輸入下列指令安裝 ffmpeg 和 ffprobe，不然執行後會發生找不到 ffprobe 的錯誤訊息 ( 使用 Colab 完全不用安裝額外套件 )。

conda install ffmpeg

!pip install ffprobe

調整聲音音量

使用 pydub AudioSegment 模組讀取 mp3 檔案 ( 參考「如何讀取聲音？」 )，就可以使用兩種方法調整聲音的音量：

音樂來源使用 Google 音樂庫：https://www.youtube.com/audiolibrary

針對聲音陣列，增加或減少數值

from pydub import AudioSegment
import os
os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')  # Colab 換路徑使用
song = AudioSegment.from_mp3("oxxostudio.mp3")  # 讀取 mp3
output1 = song[:] + 10                          # 將所有陣列中的資料增加 10 ( 變大聲 )
output2 = song[:] - 10                          # 將所有陣列中的資料減少 10 ( 變小聲 )
output1.export('output1.mp3')                   # 輸出聲音
output2.export('output2.mp3')
print('ok')

使用 apply_gain() 方法

from pydub import AudioSegment
import os
os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')  # Colab 換路徑使用
song = AudioSegment.from_mp3("oxxostudio.mp3")
output1 = song.apply_gain(10)             # 將音量增加 10 ( 變大聲 )
output2 = song.apply_gain(-10)            # 將音量減少 10 ( 變小聲 )
output1.export('output1.mp3')
output2.export('output2.mp3')
print('ok')

音量淡入淡出

聲音的淡入是指從無聲慢慢變大聲，淡出則是指從大聲慢慢變小到無聲，透過 pydub AudioSegment 模組的 fade()、fade_in() 和 fade_out() 方法，就能實現淡入淡出的效果。

fade_in()、fade_out()

「fade_in() 淡入」和「fade_out() 淡出」可以快速進行淡入和淡出的效果，使用方法會包含一個「時間」參數，單位是毫秒，設定 3000 表示 3 秒。

from pydub import AudioSegment
import os
os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')  # Colab 換路徑使用
song = AudioSegment.from_mp3("oxxostudio.mp3")
output1 = song.fade_in(3000)     # 開頭三秒 ( 3000ms ) 淡入
output2 = song.fade_out(3000)    # 結尾三秒 ( 3000ms ) 淡出
output1.export('output1.mp3')
output2.export('output2.mp3')
print('ok')

fade()

fade() 方法提供更為彈性的淡入淡出調整方式，使用方法會包含 to_gain ( 淡入或淡出結束的音量 )、start/end ( 開始或結束的秒數 ) 和 duration ( 持續時間 ) 參數。

from pydub import AudioSegment
import os
os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')  # Colab 換路徑使用
song = AudioSegment.from_mp3("oxxostudio.mp3")

output1 = song.fade(to_gain=15, start=1000, duration=2000)
# 從 1 秒的位置開始，慢慢變大聲到增加 15，過程持續 2 秒

output2 = song.fade(to_gain=-30, end=3000, duration=2000)
# 從 1 秒的位置開始 ( 3000-2000 )，慢慢變小聲到減少 30，過程持續 2 秒

output1.export('output1.mp3')
output2.export('output2.mp3')
print('ok')

改變聲音播放速度

參考「How to change audio playback speed using Pydub」的做法，定義聲音加速和減速的函式，就能將改變聲音檔案的速度。

音樂來源使用 Google 音樂庫：https://www.youtube.com/audiolibrary

import os
os.chdir('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks')  # Colab 換路徑使用

from pydub import AudioSegment
song = AudioSegment.from_mp3("test.mp3")    # 讀取聲音檔案

# 定義加速與減速的函式
def speed_change(sound, speed=1.0):
    rate = sound._spawn(sound.raw_data, overrides={
        "frame_rate": int(sound.frame_rate * speed)
      })
    return rate.set_frame_rate(sound.frame_rate)

song_slow = speed_change(song, 0.75)   # 聲音減速
song_fast = speed_change(song, 2.0)    # 聲音加速

song_slow.export('song_slow.mp3')
song_fast.export('song_fast.mp3')

參考資料

pydub API Documentation

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