在音频处理的领域，WAV（Waveform Audio File Format）文件是一种常见的非压缩音频格式。由于WAV文件通常包含高质量的音频数据，因此在各种应用中被广泛使用。在Python中，我们可以利用多个库来读取和写入WAV文件，最常用的库之一是wave。下面将通过示例代码详细介绍如何在Python中读写WAV音频文件。
一、读取WAV文件
首先，我们需要使用wave库来读取WAV文件。以下是一个示例代码，展示了如何打开一个WAV文件并读取其基本信息以及音频数据。
import wave
import numpy as np
# 打开WAV文件
file_path = 'example.wav'
with wave.open(file_path, 'rb') as wav_file:
# 获取WAV文件的基本信息
num_channels = wav_file.getnchannels() # 声道数
sample_width = wav_file.getsampwidth() # 采样宽度
frame_rate = wav_file.getframerate() # 采样率
num_frames = wav_file.getnframes() # 帧数
print(f"声道数：{num_channels}")
print(f"采样宽度：{sample_width} bytes")
print(f"采样率：{frame_rate} Hz")
print(f"帧数：{num_frames}")
# 读取音频数据
frames = wav_file.readframes(num_frames)
# 将音频数据转换为numpy数组
audio_data = np.frombuffer(frames, dtype=np.int16)
# 显示一部分音频数据
print(audio_data[:10]) # 打印前10个音频样本
在这个示例中，我们首先打开一个WAV文件并读取其声道数、采样宽度、采样率和帧数等属性。然后，我们通过readframes方法读取所有音频数据，并使用numpy库将其转换为数组，以便进一步处理。
二、写入WAV文件
接下来，我们也可以使用wave库创建一个新的WAV文件并写入音频数据。以下是一个示例代码，演示如何生成一个简单的正弦波并将其保存为WAV文件。
import wave
import numpy as np
# 定义参数
sample_rate = 44100 # 采样率
duration = 5 # 持续时间（秒）
frequency = 440.0 # 音频频率（赫兹）
# 生成时间轴
t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), endpoint=False)
# 生成正弦波
audio_data = 0.5 * np.sin(2 * np.pi * frequency * t) # 按需调节音量（0.5）
# 将音频数据转换为16位整数
audio_data = np.int16(audio_data * 32767)
# 写入WAV文件
output_file_path = 'sine_wave.wav'
with wave.open(output_file_path, 'wb') as wav_file:
wav_file.setnchannels(1) # 单声道
wav_file.setsampwidth(2) # 16位
wav_file.setframerate(sample_rate) # 采样率
wav_file.writeframes(audio_data.tobytes()) # 写入音频数据
print(f"已将正弦波保存为 {output_file_path}")
在这个示例中，我们定义了一些参数来生成正弦波音频。通过numpy生成时间轴和正弦波的数据，然后将其转换为16位整数，以适配WAV文件格式。最后，使用wave库创建新的WAV文件并将音频数据写入其中。
小结
在本文中，我们介绍了如何使用Python的wave库读取和写入WAV文件。通过示例代码，我们能够获取WAV文件的基本信息，读取音频数据，并生成和保存我们自己的音频数据。WAV文件虽然比较大，但由于其无损特性，非常适合音频处理、分析和生成等任务。在实际应用中，您可以根据需要对代码进行扩展和调整，以实现更复杂的音频处理功能。
