Pythonでpcmデータをflacにするときのコードについて

Question

実現したいこと

Raspberry PiのGPIO(ADC)で録音したPCMのデータをwindowsでflacに変換したいです。

前提

現在のコードで変換自体はできるのですが、何故か早送り？倍速みたいになってしまいます。
自分ではビットレートやサンプルなどの数を合わせているつもりなのですが、何故かうまくいきません。ここを改善したいです。

該当のソースコード

録音側(ラズパイ、MicroPython)のコードです。

import uos
import ustruct
import utime
from machine import Pin, ADC
from micropython import const
import os

filename = "/recording.pcm"

mic_pin = ADC(Pin(26))

with open(filename, "wb") as f:
    # サンプリング周波数
    sample_rate = const(16000)
    # サンプルあたりのバイト数
    sample_width = const(2)
    # チャンネル数
    num_channels = const(1)
    # 1秒あたりのサンプル数
    samples_per_second = sample_rate * num_channels
    # 1フレームあたりのバイト数
    bytes_per_frame = sample_width * num_channels
    # 録音する時間
    record_time = 3
    # 録音するサンプル数
    num_samples = record_time * samples_per_second
    
    # 録音を開始
    print("start")
    for i in range(num_samples):
        sample = mic_pin.read_u16()
        sample_data = ustruct.pack("<H", sample)
        f.write(sample_data)
    
print("stop")
f.close()

uos.umount("/")
print("finish")

エンコード側（PC、普通のPython）

from pydub import AudioSegment

pcm_file = AudioSegment.from_file("recording.pcm", format="raw", frame_rate=16000, channels=1, sample_width=2)

pcm_file.export("recording.flac", format="flac")

試したこと

ビットレートを別のに合わせてみたりしましたが、だめでした。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Raspberry PiPico
windows10
MicroPython 1.19.1
Python 3.9.7

追記

can110様が教えていただいた通り、適切なサンプリングレートで録音できていないことがわかりました。
何回か測定してみたところ、3000~11000というとても幅があることになり、困っています。
試しに11000ぐらいでエンコードしてみたところ、たしかに速度は適切でしたが、明らかに音が低くなってしまいました。
プログラミング側で16000Hzに固定、またはその周辺での録音か、16000Hzではなくても普通に録音する方法はありませんか？
マイコンで録音したい、というのは珍しいことではないと思うのですが、普通はどうやって実現しているのでしょうか？

Comments

[8524ba23]

録音側コードでのデータ読み取りループでサンプリング数の制御はされているでしょうか？
つまり、実時間の1秒での読み取り（ループ）回数はサンプリング周波数に一致している必要があります。

[ngh_orange]

コメントありがとうございます！
forのrangeでサンプリングレート*秒数で指定してるつもりなのですが、これでは制御しているということにはならないのでしょうか？

[8524ba23]

はい。rangeではサンプリング総数＝読み取り総回数だけを指定していますが、3秒分のつもりで処理していても
そのループ処理が実時間では6秒かかっていたら、期待したデータは得られないということです。
つまりmic_pin.read_u16()が期待しているサンプリング周波数（時間間隔）で呼び出されているか確認が必要です。

[ngh_orange]

start_time = utime.ticks_us()
for i in range(num_samples):
sample = mic_pin.read_u16()
sample_data = ustruct.pack("<H", sample)
f.write(sample_data)
end_time = utime.ticks_us()
elapsed_time = utime.ticks_diff(end_time, start_time) / 1000000）
actual_sample_rate = num_samples / elapsed_time
print("Actual sample rate:", actual_sample_rate)

こういった形で計測するであっていますか？
ちなみにこうしたら5607hzとでたのですが、これが原因ということでしょうか？

[ngh_orange]

何回も測定してみて、幅があることがわかりました。
質問の方に追記として書かせていただきました、ありがとうございます！

Answer 1

Pico触ったことないので未検証ですが
classmachine.ADC(id, *, sample_ns, atten)にてサンプリング時間を指定できそうです。
ただし、もし値の読込～ファイル出力に時間がかかっていると処理が追い付かなくて思った結果にならない可能性はありえます。

Comments

[ngh_orange]

再度回答本当にありがとうございます。

早速試してみたところ、そもそもinitメソッドが無いと返されてしまいます。試しにblockメソッドも試したところこちらもないと返されてしまいました。

mic_pin = ADC(Pin(26))
mic_pin.init()
print(type(mic_pin))

この順番でしっかりADCオブジェクトを作ってからそれに対しinitをしていますがだめでした。
mic_pin(freq=16000)、mic_pin(16000)など、いろいろな指定方法を試してみましたがメソッドが無いと言われているので検討持つかず....
公式リファレンス見ても、例えば1.16などはinitでレート指定できないみたいですが私の環境は1.19.1ですし、なにか根本的に間違ってたりするのでしょうか？
なにか心当たりあれば何でも試すので教えていただきたいです。