《Python数据分析》一2.11 NumPy数组的广播

简介:

本节书摘来自异步社区《Python数据分析》一书中的第2章,第2.11节,作者【印尼】Ivan Idris,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

2.11 NumPy数组的广播

当操作对象的形状不一样时,NumPy会尽力进行处理。

例如,假设一个数组要跟一个标量相乘,这时标量需要根据数组的形状进行扩展,然后才可以执行乘法运算。这个扩展的过程叫做广播(broadcasting)。下面用代码(详见本书代码包中的broadcasting.py文件)加以说明:

import scipy.io.wavfile
import matplotlib.pyplot as plt
import urllib2
import numpy as np
response = 
urllib2.urlopen('http://www.thesoundarchive.com/austinpowers/smash 
ingbaby.wav')
print response.info()
WAV_FILE = 'smashingbaby.wav'
filehandle = open(WAV_FILE, 'w')
filehandle.write(response.read())
filehandle.close()
sample_rate, data = scipy.io.wavfile.read(WAV_FILE)
print "Data type", data.dtype, "Shape", data.shape
plt.subplot(2, 1, 1)
plt.title("Original")
plt.plot(data)
newdata = data * 0.2
newdata = newdata.astype(np.uint8)
print "Data type", newdata.dtype, "Shape", newdata.shape
scipy.io.wavfile.write("quiet.wav",
 sample_rate, newdata)
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.title("Quiet")
plt.plot(newdata)
plt.show()

下面,我们将下载一个音频文件,然后以此为基础,生成一个新的静音版本。

1.读取WAV文件。

我们将使用标准的Python代码来下载电影《王牌大贱谍》(Austin Powers)中的狂嚎式的歌曲Smashing, baby。SciPy中有一个wavfile子程序包,可以用来加载音频数据,或者生成WAV格式的文件。如果此前已经安装了SciPy,那么现在就可以直接使用这个子程序包了。我们可以使用函数read()读取文件,它返回一个数据阵列及采样率,不过,我们这里只对数据本身感兴趣。

sample_rate, data = scipy.io.wavfile.read(WAV_FILE)

2.绘制原WAV数据。

这里,我们利用matplotlib绘制原始WAV数据,并用一个子图来显示标题“Original”,代码如下所示:

plt.subplot(2, 1, 1)
plt.title("Original")
plt.plot(data)

3.新建一个数组。

现在,我们要用NumPy来生成一段“寂静的”声音。实际上,就是将原数组的值乘以一个常数,从而得到一个新数组,因为这个新数组的元素值肯定是变小了。这正是广播技术的用武之地。最后,我们要确保新数组与原数组的类型一致,即WAV格式。

newdata = data * 0.2
newdata = newdata.astype(np.uint8)

4.写入一个WAV文件中。

将新数组保存到一个新的WAV文件中,代码如下:

scipy.io.wavfile.write("quiet.wav",
  sample_rate, newdata)

5.绘制出新的WAV数据。

可以使用matplotlib来画出新数组中的数据,如下所示:

plt.subplot(2, 1, 2)
plt.title("Quiet")
plt.plot(newdata)
plt.show()

6.图2-8展示了原始的WAV文件中的数据的图像,以及数值变小后的新数组的图像。


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