N音频频带强度

Posted 2023-02-25

【中文标题】N音频频带强度

【英文标题】：NAudio frequency band intensity

【发布时间】：2011-10-12 03:42:06

【问题描述】：

我有一个使用 NAudio 的音频播放器，我想显示每个频段的实时强度。

我为每个 1024 个样本块触发了一个事件：

public void Update(Complex[] fftResults)

   // ??

我想要的是一组数字，表示每个频段的强度。假设我想将窗口分成 16 个波段。

例如，当有更多的低音频率时，它可能看起来像这样：

░░░░░░░░░░░░░░░░
▓▓▓░░░░░░░░░░░░░
▓▓▓░░░░░░░░░░░░░
▓▓▓▓░░░░░░░░░░░░
▓▓▓▓▓░░░░░░░░░░░
▓▓▓▓▓▓▓▓░░░▓░░▓░

如果可以使用该数据，我应该在该事件处理程序中添加什么？

传入的数据 (Complex[]) 已经使用 FFT 进行了转换。 这是一个立体声流。

第一次尝试：

double[] bandIntensity = new double[16]  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ;

public void Update(Complex[] fftResults)

    // using half fftResults because the others are just mirrored
    int band = 0;
    for (int n = 0; n < fftResults.Length/2; n++)
    
        band = (int)(.5 * n / fftResults.Length * bandIntensity.Length);
        bandIntensity[band] += Math.Sqrt(fftResults[n].X * fftResults[n].X + fftResults[n].Y * fftResults[n].Y);
        bandIntensity[band] /= 2;
    

上面正在做一些事情，但我认为前两个乐队的内容太多了，我正在演奏没有那么多低音的夏奇拉。

谢谢！

【参考方案1】：

您可能想在这里解决两个不同的问题：

(1) 窗口函数

您需要在 FFT 之前将window function 应用于您的数据，否则您将获得spectral leakage，这将导致频谱非常拖尾。频谱泄漏的一个令人不快的副作用是，如果您有任何类型的显着 DC (0 Hz) 分量，那么这将导致您在条形图上看到的那种 1/f 形状。

(2) 对数幅度/频率轴

人类的听力在强度和频率轴上基本上都是对数的。不仅如此，语音和音乐在频谱的低频部分往往具有更多的能量。为了获得更令人愉悦和有意义的强度与频率显示，我们通常将幅度和频率轴都设为对数。在幅度轴的情况下，这通常通过绘制 dB re full scale 来处理，即

magnitude_dB = 10 * log10(magnitude);

在频率轴的情况下，您可能希望将您的 bin 分组为频段，每个频段可能是一个八度音阶（2:1 频率范围），或者更常见的是为了更高分辨率，第三个八度音程。因此，如果您只想要 10 个“小节”，那么您可以使用以下八度带：

   25 -    50 Hz
   50 -   100 Hz
  100 -   200 Hz
  200 -   400 Hz
  400 -   800 Hz
  800 -  1600 Hz
 1600 -  3200 Hz
 3200 -  6400 Hz
 6400 - 12800 Hz
12800 - 20000 Hz

（假设您的采样率为 44.1 kHz，音频输入硬件的上限为 20 kHz）。

请注意，虽然对于此类应用来说，具有幅度 (dB) 强度标度是非常必要的，但对数频率轴不太重要，因此您现在可以尝试使用现有的线性分档，看看效果如何通过在时域中应用一个窗口函数（假设您还没有窗口函数）并将幅度比例转换为 dB。

【讨论】：

对于窗口，我看到使用了 BlackmannHarrisWindow。但是我还没有尝试 10xLog10()，我会看看它是如何改变图表的。我将移除 0Hz DC bin。

即使在对频段集合应用倍频程箱后，我仍然会得到奇怪的数字，左侧仍然太多...我已将 y 刻度数字转换为 dBs

好的 - 你确定正在应用一个窗口函数？也许您可以发布更多代码，也许在一个新问题中 - 最好看看您设置输入缓冲区的部分，然后调用窗口函数 + FFT。

可以，只需要拿到我的笔记本电脑上

我很想看看代码。在音频方面我有点新手，我想使用 MAKE 控制器将类似类型的数据输出到 LED 波段。只需要生成条形！