grafica-sonido.py

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from pydub import AudioSegment
from typing import Tuple


def segmento_audio_a_array_numpy(
    segmento_audio: AudioSegment,
) -> Tuple[np.ndarray, int]:
    """
    Convierte un segmento de audio de pydub a un array numpy.

    Args:
        segmento_audio (AudioSegment): El segmento de audio a convertir.

    Returns:
        Tuple[np.ndarray, int]: Una tupla que contiene los datos de audio como un array numpy y la tasa de muestreo.
    """
    muestras = np.array(segmento_audio.get_array_of_samples())
    if segmento_audio.channels == 2:
        muestras = muestras.reshape((-1, 2))
    return muestras, segmento_audio.frame_rate


def main():
    # Carga un archivo de audio MP3 y devuelve los datos muestreados y la tasa de muestreo.
    audio = AudioSegment.from_mp3("sample.mp3")
    datos_audio, tasa_muestreo = segmento_audio_a_array_numpy(audio)

    # Asegúrate de que los datos de audio estén en punto flotante
    datos_audio = datos_audio.astype(np.float32)

    # Normaliza los datos de audio al rango [-1, 1]
    datos_audio /= np.max(np.abs(datos_audio))

    # Utiliza solo un canal del audio si es estéreo.
    if datos_audio.ndim > 1:
        datos_audio = datos_audio[:, 0]

    # Define los tiempos de inicio y fin (en segundos) del segmento de audio a procesar.
    tiempo_inicio_seg = 10
    tiempo_fin_seg = 10.05

    # Extrae el segmento del audio que se usará como señal moduladora y amplifícalo.
    muestra_inicio = int(tiempo_inicio_seg * tasa_muestreo)
    muestra_fin = int(tiempo_fin_seg * tasa_muestreo)
    señal_moduladora = 4 * datos_audio[muestra_inicio:muestra_fin]

    # Calcula la duración total del segmento de audio extraído.
    tiempo_total = len(señal_moduladora) / tasa_muestreo

    # Crea un vector de tiempo para la duración del segmento de audio.
    vector_tiempo = np.linspace(0, tiempo_total, len(señal_moduladora), endpoint=False)

    # Genera la señal portadora.
    frecuencia_portadora = 5000  # Frecuencia de la portadora en Hz
    señal_portadora = 3 * np.sin(2 * np.pi * frecuencia_portadora * vector_tiempo)

    # Genera la señal de Amplitud Modulada (AM).
    señal_am = (1 + señal_moduladora) * señal_portadora

    # Grafica las señales portadora, moduladora y AM en la misma figura.
    plt.figure()
    plt.plot(vector_tiempo, 16 + señal_portadora, label="Señal Portadora")
    plt.grid(True)
    plt.ylim([-10, 19])
    plt.xlabel("Tiempo (s)")
    plt.ylabel("Amplitud")
    plt.plot(vector_tiempo, 10 + señal_moduladora, "r", label="Señal Moduladora")
    plt.plot(vector_tiempo, señal_am, "k", linewidth=1, label="Señal AM")
    plt.legend()
    plt.show()


if __name__ == "__main__":
    main()