在 Java 中使用 FFT 算法进行音频频谱分析

Posted 2023-02-25

【中文标题】在 Java 中使用 FFT 算法进行音频频谱分析

【英文标题】：Audio spectrum analysis using FFT algorithm in Java

【发布时间】：2011-07-08 16:13:04

【问题描述】：

我想用 Java (ME) 分析音频文件的频谱。我想像一些媒体播放器一样绘制频谱。但是有些地方我不明白：

FFT 算法的输入，我必须从音频文件中获取。我现在不知道它叫什么，它是什么，更重要的是，我不知道如何得到它。 输出：如果输入是一个数组（范围？）我得到另一个数组，它的范围是：0-1，对（或不是）？那我和它有什么关系？

【参考方案1】：

除了 FFT 之外，您还需要一些额外的步骤。这已经在之前关于 SO 的类似问题中多次介绍过，您可以通过搜索“dsp”、“fft”、“spectrum”、“spectrogram”等找到其他材料，但基本上您需要执行以下操作：

将window function 应用于输入数据（例如Hann(ing)） 将 FFT 应用于加窗输入数据（对于复数到复数 FFT，虚输入应全部为零） 计算第一个 N / 2 FFT 输出 bin (re * re + im * im) 的平方幅度 将幅度平方转换为 dB 标度 (10 * log10(squared_magnitude))

【讨论】：

我想问你：计算前 N/2 个 FFT 输出 bin 的大小平方还是平方根？

10 * log10 (re * re + im * im) 还是 10 * log10(sqrt(re * re + im * im)) ？你能向我解释一下原始公式的来源吗？我真的不知道。

A dB 值实际上只是一个 比率，其中 0 dB 表示比率为 1。要具有任何实际意义，必须指定 dB 值 相对于 一些参考值。因此，例如“dB re full scale”将是一个刻度，其中 0 dB = 满刻度并且所有较小的值都是负数（例如，对于 16 位音频，0 dB 到 -96 dB）。当然，您可以上下移动这些数字，它们仍然具有相同的含义。或者，您可以校准您的系统，以便使用 0 dB 具有一些实际的物理意义，例如0 dB SPL、0 dBm 或 0 dBV。

好的 - 很好 - 如果这个或任何其他答案有帮助，那么请考虑投票和/或接受它。

Paul，我认为您在第一条评论中的意思是您可以使用 20 * log10 (sqrt(re * re + im * im))（注意 20）或 10 * log10 (re * re + im * im)，这将得到相同的结果。