计算频谱分析仪的值 [重复]

Posted 2023-02-25

【中文标题】计算频谱分析仪的值 [重复]

【英文标题】：Calculate values for spectrum analyser [duplicate]

【发布时间】：2013-03-10 07:32:23

【问题描述】：

我将如何实施像下面 WinAmp 中的频谱分析仪？

仅通过查看，我认为这些条被渲染以显示传入音频数据的特定频带的“音量级别”；但是，我不确定如何实际计算绘制条形图这一相当简单的任务所需的数据。

据我所知和理解，可以通过使用 FFT 来计算这些值——但是，鉴于输入数据的缓冲区，我不确定如何计算这些值——我是否走在正确的轨道上关于 FFT？我如何对输入数据应用 FFT 并从 FFT 中获取一个整数，表示特定频段的“音量”？

绘图部分不是问题，因为我可以直接绘制到我的帧缓冲区并将其渲染出来。我在 FPGA 上做这个项目，使用 Nios II 软 CPU，以防有人想知道潜在的硬件限制。音频数据以 96kHz 的 24 位数据形式出现。

【问题讨论】：

条的长度与特定通道的功率峰值的对数成正比。

【参考方案1】：

您可能正在寻找FFTw。

编辑：

详细说明您的问题：

可以通过使用 FFT 来计算这些值——但是，考虑到输入数据的缓冲区，我不确定如何计算这些值：是的，你是对的；这正是它的完成方式。您从当前正在播放的音频数据中取出一个（由于time-frequency uncertainty principle 而可能很小）样本片段，并将其馈送到（通常）离散的、仅实数的 FFT（最著名、使用最广泛和最快的 FFT 之一）作为 DFT 的 DCT 系列——事实上，FFTw 中的大多数 DCT 都有高度优化的版本）。然后取出下一个样本片段并重复该过程。 FFT 的输出将是已输入的音频信号的频率分解 - 然后您需要决定如何显示它（即在 FFT 的输出上使用哪个函数，常见的候选者是 f(x) = x; f(x) = sqrt(x); f(x) = log(x)) 以及如何呈现/动画以下读数（例如，您可以在时间方向上平均每个波段，或者您可以有最大值“慢慢地掉下来）。

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愤怒编辑： 附加链接，因为似乎有人知道如何投票但不知道如何使用谷歌：

http://en.wikipedia.org/wiki/FFTW http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:m6ou54tn_soJ:www.fftw.org/+&cd=1&hl=en&ct=clnk&gl=it&client=firefox-a http://web.archive.org/web/20130123131356/http://fftw.org/

【讨论】：

我不明白为什么可以说最著名的 FFT 库的官方网站停机是我的责任。你知道如何使用谷歌吗？然后你应该能够访问页面的缓存版本，而不是给出毫无意义的 -1。

@Zeta 这比您给出的（恕我直言）脑残的原始原因要好。我会详细说明。

您必须承认，指向离线（或在某个未来可能会离线）资源的答案基本上（恕我直言）是无用的。另见meta.stackexchange.com/questions/8231/…；但是，由于您已经开始详细说明，因此我删除了我的反对票。顺便说一句，我知道如何使用缓存站点，但将来可能访问此页面的其他人可能不知道。答案不仅适用于当前的 OP，也适用于未来的读者！

【参考方案2】：

这非常简单 - 只需使用众多 FFT 算法中的一种！它们中的大多数都需要浮点计算，但谷歌搜索会找到仅使用整数的方法。不过，您是正确的，FFT 就是您想要的。

http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Fourier_transform

要了解如何应用 FFT，您应该阅读有关离散傅立叶变换的此页面，尽管它在数学方面相当繁重：

http://en.wikipedia.org/wiki/Discrete_Fourier_transform

要在您的 FPGA 上实现它，我想看看这个项目的源代码：

http://qt-project.org/doc/qt-4.8/demos-spectrum.html

这是之前的一个 SO 问题，总结了它的工作原理（任何语言）。

How to generate the audio spectrum using fft in C++?

关于创建所谓的“频谱分析器”的信息非常多，必须有几十个完整的实现，其中源代码是免费提供的。例如，只需通过谷歌搜索“频谱分析仪源代码 C”。