Перекодирование с той же скоростью передачи данных не будет работать, на самом деле это может ухудшить ситуацию, так как перекодирование (то есть то, что называется перекодированием на разных битрейтах) изменит характер сжатия. повторное сжатие уже сжатого файла приведет к значительному изменению файла.
Это немного не в моей лиге, но я бы подошел к проблеме, посмотрев на волновую картину MP3. Либо путем преобразования MP3 в несжатый формат .wav, либо, возможно, просто запустив анализ самого файла MP3. Для этого должна быть библиотека. Просто предупреждение, это дорогостоящая операция.
Еще одна идея, использовать ReplayGain для сканирования файлов. Если это одна и та же песня, они должны быть помечены с одинаковым усилением. Это будет работать только на ту же песню из того же альбома. Я знаю несколько случаев, когда переиздания были ремастерированы на более высоком уровне громкости, таким образом изменяя повторную игру.
EDIT:
Возможно, вы захотите проверить http://www.speech.kth.se/snack/,, который, очевидно, может выполнять визуализацию спектрограммы. Я предполагаю, что любая библиотека, которая может визуально спектрограмма, может помочь вам сравнить их.
Эта ссылка с официальной страницы Python также может быть полезна.