PythonのwaveモジュールでWAVファイルを読み書きする方法を徹底解説

Python標準ライブラリのwaveモジュールは、音声ファイル形式「WAV」を扱うためのシンプルなインターフェースを提供します。このモジュールの関数を使えば、生（raw）形式のオーディオデータをファイルライクなオブジェクトへ書き込んだり、WAVファイルの各種属性情報を読み取ったりすることができます。

ファイルを開く方法は、組み込みのopen()関数と同様に「読み取り」または「書き込み」モードを指定しますが、ここではwaveモジュールが提供するopen()関数を使用します。

wave.open() の基本

wave.open()関数は、音声データの読み書きを行うためにファイルを開きます。引数は2つあり、1つ目がファイル名、2つ目がモードです。モードには、書き込み用の 'wb' または読み取り用の 'rb' を指定します。

obj = wave.open('sound.wav','wb')

モードに 'rb' を指定すると Wave_read オブジェクトが、'wb' を指定すると Wave_write オブジェクトがそれぞれ返されます。

Wave_write オブジェクトの主なメソッド

次のコードは、ランダムな16ビット符号付き整数値を99999フレーム分書き込んでWAVファイルを生成する例です。

import wave, struct, math, random
sampleRate = 44100.0 # ヘルツ
duration = 1.0 # 秒
frequency = 440.0 # ヘルツ
obj = wave.open('sound.wav','w')
obj.setnchannels(1) # モノラル
obj.setsampwidth(2)
obj.setframerate(sampleRate)
for i in range(99999):
    value = random.randint(-32767, 32767)
    data = struct.pack('<h', value)
    obj.writeframesraw( data )
obj.close()

なお、with文を使えば with wave.open('sound.wav', 'wb') as obj: のように記述でき、処理終了後のクローズ漏れを防げるため推奨されます。

Wave_read オブジェクトの主なメソッド

続いて、WAVファイルから各種パラメータを読み出して表示するコード例です。

import wave
obj = wave.open('sound.wav','r')
print("チャンネル数:", obj.getnchannels())
print("サンプル幅:", obj.getsampwidth())
print("フレームレート:", obj.getframerate())
print("フレーム数:", obj.getnframes())
print("パラメータ:", obj.getparams())
obj.close()

実行結果

チャンネル数: 1
サンプル幅: 2
フレームレート: 44100
フレーム数: 99999
パラメータ: _wave_params(nchannels=1, sampwidth=2, framerate=44100, nframes=99999, comptype='NONE', compname='not compressed')

このように、waveモジュールを使えば追加の外部ライブラリをインストールすることなく、WAVファイルの生成・解析を手軽に行えます。より高度な音声処理が必要な場合は、NumPyやSciPy、soundfileなどのライブラリとの組み合わせも検討するとよいでしょう。