pythonでのバイナリデータの数値変換

前提・実現したいこと

python3.6を使用して、
以下に示すようなバイナリデータを4バイトずつリードして数値に変換したいです。

audio_data = b'\x00\xC0\x18\xf9\x00\x80\x1b\xf9\x00@\x1a\xf9\x00\0x1a' ........

マイクで取得したデータをwavファイルに保存せずに直接FFTなどの演算を行うためです。

発生している問題・エラーメッセージ

毎回データ長が異なるaudio_data に対して繰り返し文で
バイナリデータを数値に変換したいのですが、
プログラミング経験が浅く、アイディアが思いつきません。

該当のソースコード/試したこと

structモジュールを使用し、フォーマットと読み出し位置を指定することで
4バイトずつ数値に変換する所まではできました。

fmt='<I'　
struct.unpack_from(fmt,audio_data ,0)[0]
struct.unpack_from(fmt,audio_data ,4)[0]
struct.unpack_from(fmt,audio_data ,8)[0]

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

参考WEBサイト：http://sandmark.hateblo.jp/entry/2018/09/27/210412

ここにより詳細な情報を記載してください。

行動規範の内容に同意します

回答2件

structにてbytesデータをInt型の配列に変換するならば

Python
1import struct
2
3data = b'\xe8\x03\x00\x00\xd0\x07\x00\x00\xb8\x0b\x00\x00\xa0\x0f\x00\x00'
4wav_length = len(data) // 4
5wav = struct.unpack('<'+'I'*wav_length, data)
6# (1000, 2000, 3000, 4000)

となるかと思います。

上記のサンプルの場合は'<'+'I'*wav_lengthの部分によりフォーマットデータ'<IIII' が生成されております。

ただ、一つ気になっている箇所があるのですが

マイク入力のデータを符号なしの32bitデータ（Unsigned Int）に変換

する仕様は本当に合ってますか？
マイクの入力にしてはかなり高音質ですし、符号なしのデータというのもかなり違和感を感じます。

一度

エンディアンはlittleで合っているのか
データは"Signed"なのか"Unsigned"なのか
１サンプルあたりのデータは本当に32bitなのか
チャンネル数は１チャンネル（モノラル）で問題ないのか

を確認してみることをおすすめします。

投稿2019/09/19 23:48

magichan

総合スコア15898

Goga

2019/09/20 10:26 編集

ご回答、ありがとうございました。フォーマットの生成方法は目からウロコでした。ご指摘いただいた件についてですが、 MEMSマイクのモジュール(SPH0645LM4H搭載)を使用しており、個数は１個なのでモノラルです。データシートより、24 bit, 2’s compliment, MSB first. との記載がありました。誤：fmt='<I'　⇒　fmt='<l'　とし、ビットシフトの処理を追加しました。

行動規範の内容に同意します

ベストアンサー

audio_dataの長さが4の倍数であればnumpyのfrombufferで一括で変換できます。

Python
1>>> import numpy as np
2>>> audio_data=b'\x00\xc0\x18\xf9\x00\x80\x1b\xf9\x00@\x1a\xf9\x00\x00x1'
3>>> np.frombuffer(audio_data, dtype='<I')
4array([4179148800, 4179329024, 4179247104,  829947904], dtype=uint32)