使用gdx庫和FFT計算頻率（Java）

Question

我目前正在使用gdx庫com.badlogic.gdx.audio.analysis.FFT和方法：

private float[] fft(int N, int fs, float[] array) {
    float[] fft_cpx, tmpr, tmpi;
    float[] res = new float[N / 2];
    // float[] mod_spec =new float[array.length/2];
    float[] real_mod = new float[N];
    float[] imag_mod = new float[N];
    double[] real = new double[N];
    double[] imag = new double[N];
    double[] mag = new double[N];
    double[] phase = new double[N];
    float[] new_array = new float[N];
    // Zero Pad signal
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (i < array.length) {
            new_array[i] = array[i];
        } 
        else {
            new_array[i] = 0;
        }
    }

    FFT fft = new FFT(N, 8000);

    fft.forward(new_array);
    fft_cpx = fft.getSpectrum();
    tmpi = fft.getImaginaryPart();
    tmpr = fft.getRealPart();
    for (int i = 0; i < new_array.length; i++) {
        real[i] = (double) tmpr[i];
        imag[i] = (double) tmpi[i];

        mag[i] = Math.sqrt((real[i] * real[i]) + (imag[i] * imag[i]));
        phase[i] = Math.atan2(imag[i], real[i]);

        /**** Reconstruction ****/
        real_mod[i] = (float) (mag[i] * Math.cos(phase[i]));
        imag_mod[i] = (float) (mag[i] * Math.sin(phase[i]));

    }
    fft.inverse(real_mod, imag_mod, res);
    return res;

}

然后如何使用此方法查找從麥克風錄制的聲音的頻率（然后是音符）？

Answer 1

您的目標是獲取mag [i]中各個頻率的所有幅度，並找到最大的一個。 首先，您可以遍歷它們並找到最大mag [i]。 然后，您必須根據i索引重新計算其對應的頻率。

頻率由以下公式確定：

freq = i * Fs / N;

其中Fs是您的時域數據（輸入波數據）的采樣頻率， N您用來計算FFT的采樣數。 i是您的頻域數據的索引（計算的幅度和相位）

在您的情況下，您可以在for循環中添加如下行以對其進行調試：

double freq = (double)i*(double)fs/(double)N;
System.out.println("Frequency: "+ Double.toString(freq) + "Magnitude: "+ Double.toString(mag[i]));

檢查此鏈接以獲取更多信息： 如何從fft結果中獲取頻率？

奈奎斯特定理

...指出只有采樣數增加一倍，您才能完美地重構頻率。...要重構1000Hz，每秒至少必須有2000個采樣。 （但此波將非常失真。）。

如果您的采樣率為22000Hz，則可以以某種方式測量高達11000Hz的頻率。 mag和phase數據將對數組0..N/2的前半部分有意義，然后，您將僅看到先前數據的鏡像（有關圖片，請參閱Wikipedia頁面的鏈接。）

如果您想確定您的N， 請查看此答案或更多Google。 嘗試以任意數字開始，例如采樣率fs的十分之一。 N越大，算法就越慢。

音符頻率表

最簡單的方法是制作一個將要檢測到的所有頻率的表格，然后將最大幅度的頻率與表格中的所有頻率值進行比較。 公差較小，例如表中值的+ -2％。 確保兩個連續的音符的公差不重疊。

麥克風輸入

Google up關鍵字，例如Java麥克風輸入庫教程，或查看此答案 。