加快声音处理算法

Question

我使用下面的代码来做一些即时的声音processing/analyzing。它有效，但真的很慢（与计划速度相比）。我添加了一些时间标记来找出问题所在，根据他们的说法，不应该有任何问题。所有三个计算时间的典型持续时间（见下文）均小于 0.01 秒，但完成循环仍需要大约一秒。问题出在哪里？

编辑： 请注意，时间测量并不是这里的真正问题。证明：MyPeaks 基本上只是找到非常短的 FFT 的最大值 - 没什么昂贵的。即使将这些例程注释掉，问题仍然存在。

我应该使用不同于 lambda 函数的东西来生成循环吗？
我是不是在开始和录制流时出错了？

等等

import pyaudio
import struct
import mute_alsa
import time
import numpy as np
from Tkinter import *


def snd_process(k=0):
 if k<1000:
  t0=time.clock()

  data = stream.read(CHUNK)

  t1=time.clock()

  fl=CHUNK
  int_data = struct.unpack("%sh" %str(fl),data)
  ft=np.fft.fft(int_data)
  ft=np.fft.fftshift(ft)
  ft=np.abs(ft)     

  t2=time.clock()

  pks=MyPeaks(np.log(ft))

  freq_out.configure(text=str(pks))

  t3=time.clock()

  print t1-t0, t2-t1, t3-t2     

  master.after(1, lambda: snd_process(k+1))

CHUNK = 8000
FORMAT = pyaudio.paInt16
CHANNELS = 1
RATE = 4000

p = pyaudio.PyAudio()

stream = p.open(format=FORMAT,
            channels=CHANNELS,
            rate=RATE,
            input=True,
            frames_per_buffer=CHUNK)

#Tkinter stuff
master=Tk()
button_play=Button(master, command=snd_process, bg="yellow", text="Analyze")
button_play.grid(row=0, column=0)
freq_out = Label(master)
freq_out.grid(row=0, column=1)
freq_out.configure(text='base')
mainloop()

Answer 1

根据 OS，您运行可能无法测量实际的 'wall-clock' 时间。有关详细信息，请参阅此处 http://pythoncentral.io/measure-time-in-python-time-time-vs-time-clock/。请注意，对于 python 3.3，time.clock 已弃用，建议使用 time.process_time() 或 time.perf_counter()。

Answer 2

您正在 tk 主线程中安排 1000 个回调；对于您使用 1 毫秒延迟的每个回调（after() 的第一个参数）。这意味着最后一个循环将在第一个循环 1000 毫秒（1 秒）后开始。

也许这就是循环的方式仍然需要大约一秒钟才能完成。

所以，尝试使用after_idle()。我不认为你真的需要加速声音处理算法因为np已经相当高效了。

[编辑] 惊喜！！您在每次迭代时从音频通道读取 1 秒 8000 字节，16 位格式，帧速率为 4000。你需要一秒钟才能拥有它。

Answer 3

将I/O和计算压缩到主循环中，就像你正在做的那样是经典的解决方案。但还有其他选择。

在第二个线程中进行音频收集和计算。由于 I/O 和 numpy 都应该释放 GIL，因此它可能是一个不错的选择。这里有一个警告。由于像 TKinter 这样的 GUI 工具包通常不是多线程安全的，因此您应该 而不是 从第二个线程进行 Tkinter 调用。但是你可以设置一个用 after 调用的函数来检查计算的进度并更新 UI 说每 100 毫秒。
在另一个multiprocessing.Process中进行音频收集和计算。这使它与您的 GUI 完全分开。您将必须建立一个沟通渠道，例如a Queue 将 pks 发送回主进程。您应该使用 after 函数来检查 Queue 是否有可用数据，如果有则更新显示。

加快声音处理算法

Speeding up the sound processing algorithm

python

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pyaudio

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