如何使用FFT绘制wav文件的频谱？

Question

注意：这不是重复，我有相关问题以外的具体要求。

首先，我想绘制一个音频文件（.wav）的光谱，就像大胆一样（类似： 如何从傅立叶变换中绘制频谱 ）。

到目前为止，我能够读取和写入wav文件。 但我的问题是我不知道我需要传递给FFT函数的确切值。 顺便说一下，我在C＃中使用Exocortex进行FFT。 FFT函数要求我传递一个具有正确大小的复数数组（512,1024，...我假设），长度的可选整数参数和傅里叶方向（前向/后向）。

具体问题：

1. Exocortex库中的Complex（类）有两个值，即Real和Imaginary。 我有一系列样本，所以应该是真实的，哪些应该是虚构的？
2. 我有wav文件，所以长度应该假定为变量。 如何将其传递给FFT函数？ 我应该选择一个大小（512/1024 /等），将整个样本分成大小，然后将所有样本传递给FFT吗？
3. 我怎么知道应该在x轴上列出哪些频率？
4. 如何绘制FFT数据？ （我希望x轴是频率，y轴是分贝）

如果你不理解我的意思，那么尝试使用Audacity，导入音频文件，然后单击Analyze> Plot Spectrum。 那些是想要重新创造的东西。 请详细回答我的问题，因为我真的想学习这个。 我只有一点背景知识。 我只是数字信号处理的新手。 另外请尽量不要将我引导到其他FFT网站，因为他们没有具体回答我的问题。

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编辑：

我已经完成了一些阅读，并且发现了如何对音频数据进行FFT，但只有2的幂。那么我如何在长度不是2的音频文件中做同样的事情呢？ 根据一些我需要使用“窗口”。 我也做了一些搜索，发现它只需要稍后处理一部分波形。 请记住，我想让音频文件的FFT不是它的一部分。 那我现在该怎么办？ 请帮忙 ：（

Answer 1

签名是

public static void  FFT( float[] data, int length, FourierDirection direction )

1. 传递一组复数，表示为对。 由于您只有实数（样本），您应该将样本放在数组中的偶数位置 - data [0]，data [2]，data [4]等。 奇数位置应为0，数据[1] =数据[3] = 0 ...
2. 长度是您想要计算FFT的样本量，它应该是数据阵列长度的一半。 您可以对整个WAV或部分WAV进行FFT - 取决于您希望看到的内容。 Audacity将绘制文件所选部分的功率谱，如果您希望这样做，则传递整个WAV或所选部分。
3. FFT只会显示高达采样率一半的频率。 所以你应该有0到一半的采样率。 值的大小取决于您拥有的样本量（样本量将影响计算的精度）
4. Audacity绘制了功率谱。 您应该在您收到的数组中获取每个复数对并计算其ABS。 ABS定义为sqrt（r ^ 2 + i ^ 2）。 每个ABS值将对应于单个频率。

这是一个工作代码的示例：

float[] data = new float[8];
data[0] = 1; data[2] = 1; data[4] = 1; data[6] = 1;
Fourier.FFT(data, data.Length/2, FourierDirection.Forward);

我给它4个样本，都是一样的。 所以我希望只在频率为0时获得一些东西。事实上，在运行之后，我得到了

data [0] == 1，data [2] == 1，data [4] == 1，data [6] == 1

其他人都是0。

如果我想使用复杂数组重载

Complex[] data2 = new Complex[4];
data2[0] = new Complex(1,0);
data2[1] = new Complex(1, 0);
data2[2] = new Complex(1, 0);
data2[3] = new Complex(1, 0);
Fourier.FFT(data2,data2.Length,FourierDirection.Forward);

请注意，这里第二个参数等于数组的长度，因为每个数组成员都是一个复数。 我得到了和以前一样的结果。

我想我之前错过了复杂的超载。 除非您的数据已经成对出现，否则我似乎不易出错且使用起来更自然。