Java中的信号处理库？

Question

Java中的信号处理库？

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我想计算时间序列的功率谱密度；进行一些带通、低通和高通滤波；可能还有其他一些基本操作。

是否有一个不错的开源Java库可以做到这一点？

我已经寻找了一些没有成功（例如，通过谷歌搜索“power spectral density java”或“signal processing java”，并点击链接，在Apache Commons、Sourceforge、java.net等网站中查找）。

有很多小应用程序、书籍、教程、商业产品等都不能满足我的需求。

更新：我发现 org.apache.commons.math.transform 可以进行傅里叶变换。它并没有实现功率谱密度、带通等功能，但是至少有这个开始。

- dfrankow

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有人知道C/C++类似的库吗？ - devin

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首先，这个问题是关于Java而不是C语言的。 :)其次，FFTW看起来有FFT功能。那么带通滤波、低通滤波、高通滤波、功率谱密度等呢？显然FFT是基础，但并不是这些操作的高级接口。 - dfrankow

https://github.com/JorenSix/TarsosDSP - kervin

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现在距离这个问题被提出已经过去了六年。我正在寻找一个可以用于数字信号处理（在我的情况下是音乐信号处理）的Java库，以供我的研究使用。@dfrankow，你是否找到了适合你任务的Java库？或者你是否知道在你提出问题之后有任何新的Java库被引入？ - vigamage

我不明白为什么这个问题被认为是“离题”的。它似乎非常相关，并且考虑到正在进行的评论，对其他人也很重要。这个问题应该重新开放以获得新的答案吗？ - Hephaestus

5个回答

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我已经编写了一组Java DSP类，例如IIR滤波器：

Java DSP集合

- Christian d'Heureuse

虽然这些示例很简单，但API似乎非常灵活。谢谢！ - Charlie

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我发现了书籍Java数字信号处理和其示例源代码。您可以查看代码以确定其是否符合您的需求。

您还可以查看DSP实验室。

正如duffymo和basszero在评论中提到的那样，自Java DSP出版以来，Java已经有所改变，这可能会影响某些代码示例。特别是相对较新的并发工具包可能很有用。

- Bill the Lizard

哇，这本书是1997年的古董了。我不确定我会推荐它。信号处理的思想没有改变，但Java确实已经改变了。 - duffymo

@duffymo：自那时以来，Java唯一的进步就是一些并发原语（因为dsp需要多线程）。通常dsp是在原始数组上进行数学运算。我和Bill一样。 - basszero

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对我们来说更重要的是，一本书不太可能有开源许可证，因此我们将无法在我们的努力中使用它。 - dfrankow

到目前为止，所有人列出的可能性中，“DSP实验室”（一个已经死亡的开源项目）似乎具有正确的精神，但我从代码中无法确定。我不理解它的FOB，FTB，FTJ等。 - dfrankow

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抱歉，这本书的源代码采用GPL许可证！ - dfrankow

显示剩余3条评论

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这看起来相当稀疏。可以尝试使用Signalgo或jein或英特尔信号处理库(Intel Signal Processing Library)，虽然我认为最后一个只是一个JNI包装器。

我看到了很多你所说的那些小应用程序。我觉得你可以获取它们的JAR文件并在内部使用类API。但由于缺乏文档，可能需要使用eclipse和jad进行反编译和弄清楚它们的作用。例如，可以尝试此页面上的源代码。

- John Ellinwood

感谢提供的参考资料。老实说，我很感激。signalgo是“alpha（即完全未经测试！）”我找不到jein的源代码。英特尔不会开源。 - dfrankow

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我找到了另一个资源，虽然它不是库：

http://www.dickbaldwin.com/tocdsp.htm

它只是一个基本的信号处理和傅里叶变换讨论，附带一些Java示例。例如，可以参考教程1478、1482、1486。不确定代码的许可证。

- dfrankow

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Trevor Boyd Smith · Accepted Answer

我的第一条建议是不要在Java中实现DSP。第二个建议是自己在Java中编写简单的DSP实现。

为什么不使用Java：

在过去10多年中，我有很多编写DSP代码的经验...几乎没有一个DSP代码是用Java编写的...所以请原谅我对想在Java中实现DSP的人持怀疑态度。

如果您将要进行非常规的DSP，那么就不应该使用Java。之所以在Java中实现DSP如此痛苦，是因为所有好的DSP实现都使用低级别的内存管理技巧、指针（大量的指针）、大型原始数据数组等。

为什么使用Java：

如果你正在做 简单的DSP，那么可以自己在Java中实现。像PSD和滤波器这样的简单DSP任务相对容易实现（易于实现，但速度不会很快），因为有很多实现示例和在线文档记录。

例如，我曾经在Java中实现了一个PSD函数，因为我正在在Java GUI中绘制PSD图形，所以最简单的方法就是在Java中进行性能损失，并在Java GUI中计算PSD，然后绘制它。

如何实现PSD：

PSD通常就是以分贝为单位显示的FFT的幅度。有许多学术、商业和开源示例说明如何计算以分贝为单位的FFT幅度。例如，Apache有一个Java实现可以输出FFT，然后您只需要将其转换为幅度和分贝。FFT之后的任何操作都应根据您的需求进行调整。

如何实现低通、带通滤波器：

最简单（不是最计算效率的）实现方法，在我看来是使用FIR滤波器并进行时域卷积。

卷积非常容易实现，只需要两个嵌套的循环，并且网上有数百万的示例代码。

如果你对滤波器设计一无所知，那么FIR滤波器将是比较棘手的部分。最简单的方法是使用Matlab生成你的FIR滤波器，然后将系数复制到Java中。我建议使用Matlab中的firpmord()和firpm()。在阻带方面目标是-30至-50 dB的衰减，在通带方面则为3 dB的纹波。