使用 FFT 获取频率分量

Posted 2023-02-25

【中文标题】使用 FFT 获取频率分量

【英文标题】：Getting Frequency Components with FFT

【发布时间】：2013-07-01 23:02:58

【问题描述】：

所以我能够解决我的上一个问题，但我已经遇到了下一个问题。

所以我想制作一个简单的频谱图，但为了做到这一点，我想了解 FFT 库的工作原理以及它们实际计算和返回的内容。 （FFT 和信号处理是我一有时间就会进入的第一主题，但现在，我只有晚上的时间进行一些编程练习。;））

这里我只是总结了最重要的部分：

int framesPerSecond;
int samplesPerSecond;
int samplesPerCycle; // right now i want to refresh the spectogram every 

DoubleFFT_1D fft; 
WAVReader audioIn;

double audioL[], audioR[];
double fftL[], fftR[];

.....

framesPerSecond = 30;
audioIn= new WAVReader("Strobe.wav");
int samplesPerSecond = (int)audioIn.GetSampleRate();
samplesPerCycle = (int)(audioIn.GetSampleRate()/framesPerSecond);
audioL = new double[samplesPerCycle*2];
audioR = new double[samplesPerCycle*2];
fftL = new double[samplesPerCycle];
fftR = new double[samplesPerCycle];
for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++)  
// don't even know why,... 
    fftL[i] = 0;
    fftR[i] = 0;

fft = new DoubleFFT_1D(samplesPerCycle);

.....

for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++) 
    audioIn.GetStereoSamples(temp);
    audioL[i]=temp[0];
    audioR[i]=temp[1];                        

fft.realForwardFull(audioL);  //still stereo
fft.realForwardFull(audioR);
System.out.println("Check");
for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++)  
//storing the magnitude in the fftL/R arrays
    fftL[i] = Math.sqrt(audioL[2*i]*audioL[2*i] + audioL[2*i+1]*audioL[2*i+1]); 
    fftR[i] = Math.sqrt(audioR[2*i]*audioR[2*i] + audioR[2*i+1]*audioR[2*i+1]);

所以问题是，如果我想知道采样信号中有哪些频率，我该如何计算它们？ （当我想打印 fftL / fftR 数组时，我会在数组的两端得到一些指数形式。）

谢谢:)

【问题讨论】：

How can I get DFT/FFT output frequencies in Hertz?、How to get Frequency from FFT result、et al ...

的可能重复项

我发现了这些主题，但它没有足够的帮助。在阵列的前几个插槽中写入音频样本然后在位置 2i nd 2i+1 处获取 RE 和 IM 部分，我通常是否正确？ （我得到了类似这里显示的东西，但我有点怀疑，这就是我想要的。cnx.org/content/m12554/latest/?collection=col10253/1.7）

那么您需要在 FFT 之前有一个窗口函数，并且您需要计算前 N/2 个 bin 的 FFT 输出的 幅度，然后找到峰值。你对哪一部分有困难？

我不想找到峰值，我想计算每个频率的幅度（或多或少对于 ech 频率区域，如 400 到 800 赫兹、800 到 1600 赫兹之间，......所以我想我已经计算了幅度，对吗？我在计算各个频率范围的值时遇到问题。（就像在频谱图中显示的那样）所以我实际上不知道如何处理我的 fftR 和 fftL 数组，其中包含量级。（我也不知道，我的 fftL-Array 的索引 i 是什么意思。）

好的，那么只需将感兴趣频率上的 bin 幅度相加即可。

【参考方案1】：

所以我添加了 Window 功能，但并没有真正改变。 （这有点好，但就像你看不到一样，我认为某处存在问题。我只是发布我计算数组和打印它们的部分：

short temp[] = new short[2];
for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++) 
     audioIn.GetStereoSamples(temp);
     double multiplier = 0.5*(1 - Math.cos(2*Math.PI*i/(samplesPerCycle-1)));
     audioL[i]=multiplier*temp[0];
     audioR[i]=multiplier*temp[1];                        


fft.realForwardFull(audioL);
fft.realForwardFull(audioR);
for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++)                         
    fftL[i] = Math.sqrt(audioL[2*i]*audioL[2*i] + audioL[2*i+1]*audioL[2*i+1]);
    fftR[i] = Math.sqrt(audioR[2*i]*audioR[2*i] + audioR[2*i+1]*audioR[2*i+1]);
    if(fftL[i] > maxValue) 
        maxValue = fftL[i]; 
    
    if(fftR[i] > maxValue) 
        maxValue = fftR[i]; 
    

repaint();

我在这里画它们

double dx = (double)this.getWidth()/samplesPerCycle;
for(int i = 0; i < samplesPerCycle; i++)                             
    g.drawLine((int)(i*dx), this.getHeight(), (int)(i*dx),this.getHeight()-(int)((this.getHeight()*fftL[i])/maxValue));

这些是我得到的结果： http://www.pic-upload.de/view-19926382/FFTResult.jpg.html

我在这里错过了什么重要的事情吗？