1

我正在尝试开发一个从乐器中提取音频的 Android 应用程序。我正在使用带有 Jtransforms 的快速傅里叶变换方法。这是我到目前为止所拥有的：

public class MainActivity extends Activity {

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);

    new readFrequencies().execute();
}

@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
    // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
    getMenuInflater().inflate(R.menu.main, menu);
    return true;
}

private class readFrequencies extends AsyncTask<Void,Integer,Integer> {

        @Override
        protected Integer doInBackground(Void... arg0) {
            AudioRecord recorder = null;
            int bufferSize = 0;
            boolean recording = true;

            int rate = 8000;
            short audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
            short channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO;

            try {
                bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(rate,channelConfig, audioFormat);

                recorder = new AudioRecord(AudioSource.DEFAULT, rate, 
                    channelConfig, audioFormat, bufferSize);

                if (recorder.getState() == AudioRecord.STATE_INITIALIZED) {
                    /*
                     *  Android 4.1.2
                     * 
                    int recorder_id = recorder.getAudioSessionId();
                    if (NoiseSuppressor.isAvailable()) NoiseSuppressor.create(recorder_id);
                    */
                }
                else {
                    Toast.makeText(getApplicationContext(), 
                            "Error en la inicialización", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }
            } catch (Exception e) {}

            short[] audioData = new short[bufferSize];

            if (recorder != null) {
                while (recording) {
                    if (recorder.getRecordingState() == AudioRecord.RECORDSTATE_STOPPED) {
                        recorder.startRecording();
                    }
                    else {
                        int numshorts = recorder.read(audioData,0,audioData.length);
                        if ((numshorts != AudioRecord.ERROR_INVALID_OPERATION) && 
                            (numshorts != AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE)) {

                            //  Hann
                            double[] preRealData = new double[bufferSize];
                            double PI = 3.14159265359;
                            for (int i = 0; i < bufferSize; i++) {
                                double multiplier = 0.5 * (1 - Math.cos(2*PI*i/(bufferSize-1)));
                                preRealData[i] = multiplier * audioData[i];
                            }

                            DoubleFFT_1D fft = new DoubleFFT_1D(bufferSize);
                            double[] realData = new double[bufferSize * 2];

                            for (int i=0;i<bufferSize;i++) {
                                realData[2*i] = preRealData[i];
                                realData[2*i+1] = 0;    
                            }
                            fft.complexForward(realData);

                            double magnitude[] = new double[bufferSize / 2];

                            for (int i = 0; i < magnitude.length; i++) {
                                double R = realData[2 * i];
                                double I = realData[2 * i + 1];

                                magnitude[i] = Math.sqrt(I*I + R*R);
                            }

                            int maxIndex = 0;
                            double max = magnitude[0];
                            for(int i = 1; i < magnitude.length; i++) {
                                if (magnitude[i] > max) {
                                    max = magnitude[i];
                                    maxIndex = i;
                                }
                            }

                            int frequency = rate * maxIndex / bufferSize;
                            publishProgress(frequency);
                        }
                        else {
                            if (numshorts == AudioRecord.ERROR_BAD_VALUE) {
                                Toast.makeText(getApplicationContext(), 
                                        "ERROR_BAD_VALUE", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            }
                            else {
                                Toast.makeText(getApplicationContext(), 
                                        "ERROR_INVALID_OPERATION", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            }

                            return -1;
                        }
                    }
                }

                if (recorder.getState() == AudioRecord.RECORDSTATE_RECORDING) 
                    recorder.stop(); //stop the recorder before ending the thread
                recorder.release();
                recorder=null;
            }
            return 0;
        }

        protected void onProgressUpdate(Integer... f) {
            TextView texto = (TextView) findViewById(R.id.texto);
            texto.setText(String.valueOf(f[0]));
        }

        protected void onPostExecute(Integer f) {
            TextView texto = (TextView) findViewById(R.id.texto);
            int frecuencias = f.intValue();
            texto.setText(String.valueOf(frecuencias));
        }
}

}

使用此代码，我可以从产生纯信号的频率发生器中获得准确的频率。但是，当我尝试使用乐器进行相同操作时，我会获得随机频率。我知道，当涉及到真实仪器时，产生的信号包含可能会影响最终结果的谐波，但我不知道在这种情况下获得真实频率。有人可以帮助我吗？

我使用过 TarsosDSP，也尝试过自相关方法，但我无法得到我想要的。

提前致谢。

4

2 回答 2

7

频谱中最强大的频率分量与人类听众感知的音高之间存在巨大差异。

这篇学术论文可能是对解决某些音高检测问题的方法的权威性回顾，但并未解决您需要使用真实信号处理的感知问题。至少你需要考虑在音符的开头和结尾跳八度的弦乐器和风柱乐器，以及缺少基本原理。这将是 Android 上的一种特殊彩票，其中设备上的麦克风在任何方面都不一致。

在频谱中搜索峰值频率并不比使用自相关更好，并且经常与真实信号出错。

FFT 方法（更准确地说，使用 STFT 和根据相位差进行频率估计）可以工作，但只能对频谱进行大量后处理。一些商业半音调音器应用程序使用基于 FFT 的方法（我可以证明这一点已编写）。

您可能想看看Sonic Visualiser的一些特征提取插件是如何解决这个问题的。

我还建议在这里查看大量以前的问题，问的问题几乎相同——通常是想要构建吉他调音器的提问者。

于 2013-07-04T19:35:37.843 回答
0

对于它的价值 - 我相信乐器的电子调音器（例如吉他调音器等）不会这样做。他们不是像您那样进行 FFT，而是简单地测量波的周期 - （即过零之间的时间），然后根据周期计算频率。

于 2013-07-04T19:05:10.070 回答