如何在安卓设备中计算声音频率？

Question

我想要开发一款在Android上计算声音频率的应用程序。Android设备将通过麦克风（即外部声音）获取声音，并且我在应用中有一个带有颜色背景屏幕。当声音频率改变时，我必须更改屏幕的背景颜色。

所以我的问题是“如何获取声音频率”？

是否有任何可用的Android API？

请帮我解决这个问题。

- Ashish Wadatkar

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请参考android.media.audiofx中的public int getFft (byte[] fft)方法，希望能为您指明正确的方向。 - Zia

Answer 1

您的问题已经在这里得到解决：这里。编辑：已存档此处。您也可以使用FFT来分析频率。

编辑：FFTBasedSpectrumAnalyzer（示例代码，评论中的链接）。

- ymn

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谢谢回复。我已经使用链接上的示例完成了这个任务。 - Ashish Wadatkar

这个回答中的链接已经失效，请考虑编辑它。 - armadadrive

Answer 2

感谢回复，我已经通过使用以下示例完成了此操作：
http://som-itsolutions.blogspot.in/2012/01/fft-based-simple-spectrum-analyzer.html。
只需修改您的代码以使用以下方法来计算声音频率即可。

 // sampleRate = 44100 

public static int calculate(int sampleRate, short [] audioData){

    int numSamples = audioData.length;
    int numCrossing = 0;
    for (int p = 0; p < numSamples-1; p++)
    {
        if ((audioData[p] > 0 && audioData[p + 1] <= 0) || 
            (audioData[p] < 0 && audioData[p + 1] >= 0))
        {
            numCrossing++;
        }
    }

    float numSecondsRecorded = (float)numSamples/(float)sampleRate;
    float numCycles = numCrossing/2;
    float frequency = numCycles/numSecondsRecorded;

    return (int)frequency;
}

- Ashish Wadatkar

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你正在分析零交叉；我相信这可以用于识别主频或谐波。这不是傅里叶变换。 - Daniel Papasian

如果信号是由两个信号相加而成的，第一个信号具有频率_F_和振幅_A_，第二个信号具有频率_NF_和振幅_a_<_A_，则零交叉点的数量将在_F_和_NF_之间（绘制两个正弦波的总和以了解原因）。 - 18446744073709551615

Answer 3

其他答案展示了如何显示声谱图。我认为问题是如何检测基频的变化。在 Stack Exchange 上，这经常被问到，所以我写了一篇关于它的博客文章（附带代码！）。

http://blog.bjornroche.com/2012/07/frequency-detection-using-fft-aka-pitch.html

诚然，这段代码是用C语言编写的，但我认为你会发现它很容易移植。

简而言之，你需要：

1. 低通滤波输入信号，以便高频泛音不会被误认为是基频（在你的应用中可能看起来不是问题，因为你只是想寻找音高变化，但出于复杂的原因，我建议你仍然这样做）。

2. 使用适当的窗函数对信号进行窗口处理。为了获得最敏感的输出，你应该重叠窗口，但我在示例代码中没有这样做。

3. 对每个窗口中的数据执行FFT，并使用最大绝对峰值的索引计算频率。

请记住，在你的应用程序中，你可能希望快速准确地检测音高变化，我描述的FFT方法可能不足够。你有两个选择：

1. 有一些技术可以利用相位信息提高音高跟踪的特异性，而不仅仅是绝对峰值。

2. 使用基于自相关的时域方法。Yin是一个很好的选择。（搜索“yin pitch tracking”）

- Bjorn Roche

Answer 4

这里是提到的代码链接，还有其他一些有用的代码。

https://github.com/gast-lib/gast-lib/blob/master/library/src/root/gast/audio/processing/ZeroCrossing.java

关于ZeroCrossings的问题：

在Android上，它无法准确地根据录制的音频确定频率。尽管如此，它仍然有用，可以让您的应用程序大致了解所听到的声音是一个持续的歌唱音，而不是噪音。

这里的代码似乎非常适合确定频率（如果您可以将其从C#翻译成Java） http://code.google.com/p/yaalp/

- gregm