我从事 Android 项目已有一段时间了，该项目显示输入信号的基频(充当调谐器)。我已成功实现 AudioRecord 类并从中获取数据。但是，我很难对这些数据执行 FFT 以获得输入信号的基频。我一直在看帖子here ，并且正在使用 FFT in Java和 Complex class与它一起去。

我已经成功地使用了在 Java 中的 FFT 中找到的 FFT 函数，但是我不确定我是否获得了正确的结果。对于 FFT 的幅度 (sqrt[rere+imim])，我得到的值开始很高，大约 15000 Hz，然后慢慢减小到大约 300 Hz。好像不太对。

此外，就来自麦克风的原始数据而言，数据看起来不错，除了前 50 个左右的值始终是数字 3，除非我仍在应用程序中时再次按下调谐按钮然后我只得到大约 15 个。这正常吗？

这是我的一些代码。

首先，我使用以下来自 post I have been looking at 的代码将短数据(从麦克风获得)转换为 double 据.这段代码我不完全理解，但我认为它有效。

//Conversion from short to double
double[] micBufferData = new double[bufferSizeInBytes];//size may need to change
final int bytesPerSample = 2; // As it is 16bit PCM
final double amplification = 1.0; // choose a number as you like
for (int index = 0, floatIndex = 0; index < bufferSizeInBytes - bytesPerSample + 1; index += bytesPerSample, floatIndex++) {
    double sample = 0;
    for (int b = 0; b < bytesPerSample; b++) {
        int v = audioData[index + b];
        if (b < bytesPerSample - 1 || bytesPerSample == 1) {
            v &= 0xFF;
        }
        sample += v << (b * 8);
    }
    double sample32 = amplification * (sample / 32768.0);
    micBufferData[floatIndex] = sample32;
}

然后代码继续如下:

//Create Complex array for use in FFT
Complex[] fftTempArray = new Complex[bufferSizeInBytes];
for (int i=0; i<bufferSizeInBytes; i++)
{
    fftTempArray[i] = new Complex(micBufferData[i], 0);
}

//Obtain array of FFT data
final Complex[] fftArray = FFT.fft(fftTempArray);
final Complex[] fftInverse = FFT.ifft(fftTempArray);

//Create an array of magnitude of fftArray
double[] magnitude = new double[fftArray.length];
for (int i=0; i<fftArray.length; i++){
    magnitude[i]= fftArray[i].abs();
}


fft.setTextColor(Color.GREEN);
fft.setText("fftArray is "+ fftArray[500] +" and fftTempArray is "+fftTempArray[500] + " and fftInverse is "+fftInverse[500]+" and audioData is "+audioData[500]+ " and magnitude is "+ magnitude[1] + ", "+magnitude[500]+", "+magnitude[1000]+" Good job!");
for(int i = 2; i < samples; i++){
    fft.append(" " + magnitude[i] + " Hz");
}

最后一点只是为了检查我得到的值(并让我保持清醒!)。在上面提到的帖子中，它谈到需要采样频率并给出了这段代码:

private double ComputeFrequency(int arrayIndex) {
    return ((1.0 * sampleRate) / (1.0 * fftOutWindowSize)) * arrayIndex;
}

我如何实现这段代码？我真的不明白 fftOutWindowSize 和 arrayIndex 从哪里来？

非常感谢任何帮助!

达斯汀

最佳答案

最近我在做一个需要几乎相同的项目。也许你不再需要任何帮助，但我还是会给出我的想法。也许将来有人需要这个。

1. 我不确定 short to double 函数是否有效，我也不理解那段代码。它是为字节到 double 转换而编写的。
2. 在代码中:"double[] micBufferData = new double[bufferSizeInBytes];" 我认为 micBufferData 的大小应该是 "bufferSizeInBytes/2”，因为每个样本占用两个字节，micBufferData 的大小应该是样本编号。
3. FFT 算法确实需要 FFT 窗口大小，而且它必须是一个 2 的幂数。但是许多算法可以接收任意数字作为输入，剩下的由它来完成。在那些算法的文档中应该有输入的要求。在您的情况下，复杂数组的大小可以是 FFT 算法的输入。我不太了解 FFT 算法的细节，但我认为不需要逆算法。

4. 要使用您最后给出的代码，您应该首先在示例数组中找到峰值索引。我使用 double 数组而不是 Complex 作为输入，所以在我的例子中它类似于:double maxVal = -1;int maxIndex = -1;

   for( int j=0; j < mFftSize / 2; ++j ) {
       double v = fftResult[2*j] * fftResult[2*j] + fftResult[2*j+1] * fftResult[2*j+1];
       if( v > maxVal ) {
           maxVal = v;
           maxIndex = j;
       }
   }
   

   2*j是实部，2*j+1是虚部。 maxIndex 是您想要的峰值幅度的索引(更多详细信息 here )，并将其用作 ComputeFrequency 函数的输入。返回值为你想要​​的样本数组的频率。

希望对大家有所帮助。

关于Android音频FFT显示基频，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/8325241/