4.1 FFT算法

Python提供了丰富的科学计算功能，如Numpy、Scipy等，其均由编译好的C语言写成，因此运算速度很快，完全满足程序实时显示的要求。实验程序采用Scipy模块的fft方法，并进行相关设置，最终频谱显示横坐标表示频率，对于8000Hz的双声道音频信号频率范围为1~4000Hz ，纵坐标表示幅度。

4.2 多线程技术

为了保证图形显示的实时性及音频数据捕获的准确性，两者功能应该相对独立，即在两个独立的线程中完成相关工作，但两个线程之间又应该是相互联系，即完成某一段音频数据捕获后再进行该段数据的显示，即两线程的同步。利用Python的threading模块，调用threading.Thread类创建两个线程，调用threading.Condition类创建条件变量，以使绘图线程与录音线程保持同步。

5 结语

利用Python和DirectSound可以非常方便地开发音频程序和进行科学计算，有着其他编程语言无法比拟的效率。本文基于Python编程语言及DirectSound模块，介绍了利用声卡进行数据采集的方法及关键代码，并借助多线程技术和Python高效的科学计算和绘图功能，将其应用于音频数据波形和频谱的实时显示，编制音频信号的软件示波器和频谱分析仪，程序实现简单、高效，易于根据需要增加更丰富的功能。

参考文献

[1] 杨昆，汪兴东.Python程序员指南. 北京：中国青年出版社[M]，2001

[2] 张小虹，王丽娟，任姝婕.数字信号处理基础. 北京：清华大学出版社[M]，2007.

[3] 李春洪，毛跃奇，陈贵来等.基于DirectSound的声音实时仿真研究[J]. 计算机仿真，2001；18(3):47-49.