Android 音樂頻譜實現

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最近由於需要實現音樂頻譜，所以今天就為大家普及一下。關於音樂頻譜你需要瞭解數字訊號處理的知識，尤其是FFT的知識。簡單說就是把時域上連續的訊號(波形)強度轉換成離散的頻域訊號(頻譜)。我理解波形就是訊號的強度，或者說音響裝置的輸出的功率，功率高，音量就大。但是歌曲的曲調是不會變的，因為頻譜是不會變的。

頻譜反映的是這個這個音樂在某個連續時間段內，聲音的震動頻率。不知道理解的對不對。

本文的音樂頻譜實現是仿照Android Api Demo 裡的一個例子實現的，需要Android 2.3及以上系統，因為要用到Visualizer 類，這個類只在Android 2.3以上的API才支援。

首先執行個體化Visualizer，參數SessionId可以通過MediaPlayer的對象獲得

 

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1. visualizer = new Visualizer(mPlayerInstance.getAudioSessionId());  

接著設定需要轉換的音樂內容長度，專業的說這就是採樣，該採樣值一般為2的指數倍，如64,128,256,512,1024。這裡我設定了128，原因是長度越長，FFT演算法已耗用時間更長。

 

 

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1. visualizer.setCaptureSize(Visualizer.getCaptureSizeRange()[0]);  

然後為visualizer設定監聽器，這樣當Capture一段資料後，就會觸發兩個函數進行處理。設定監聽函數為

 

 

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1. setDataCaptureListener(OnDataCaptureListener listener, rata,iswave,isfft )  

參數解釋：

 

rate， 表示採樣的周期，即隔多久採樣一次，聯絡前文就是隔多久採樣128個資料，本文設定為512mHz更新一次

iswave，是波形訊號

isfft，是FFT訊號，表示是擷取波形訊號還是頻域訊號

OnDataCaptureListener，表監聽函數，匿名內部類實現該介面，該介面需要實現兩個函數

 

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1. onWaveFormDataCapture(Visualizer visualizer,byte[] waveform, int samplingRate)   

和

 

 

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1. public void onFftDataCapture(Visualizer visualizer,byte[] fft, int samplingRate)   

samplingRate是採樣速率，即上文的rate值，512mHz。

 

其中兩個byte[] waveform和byte[] fft數組，分別是獲得波形資料和FFT的資料，該byte數組的大小即為之前設定的採樣值大小128，獲得資料如所示。

其中n為採樣值，index 0 表示直流分量，Rf表示FFT計算後的實部，If表示FFT計算後的虛部。

如何計算出該頻率，就是將FFT的實部和對應的虛部先各自平方再相加然後開方，簡單說就是平方模數。

具體計算請看如下的代碼。

 

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1. visualizer.setDataCaptureListener(  
2.     new Visualizer.OnDataCaptureListener() {  
3.   
4.         @Override  
5.         public void onWaveFormDataCapture(Visualizer visualizer,  
6.             byte[] waveform, int samplingRate) {  
7.   
8.             // 這裡添加獲得資料的處理 byte[] 數組 更新出去，並畫圖。這裡可以把這個  
9.             // 數組傳到RunOnMusic裡去  
10.             // visualView.updateVisualizer(waveform);  
11.   
12.         }  
13.   
14.         @Override  
15.         public void onFftDataCapture(Visualizer visualizer,  
16.             byte[] fft, int samplingRate) {  
17.             byte[] model = new byte[fft.length / 2 + 1];  
18.             model[0] = (byte) Math.abs(fft[1]);  
19.             int j = 1;  
20.   
21.             for (int i = 2; i < 18;) {  
22.                 model[j] = (byte) Math.hypot(fft[i], fft[i + 1]);  
23.                 i += 2;  
24.                 j++;  
25.             }  
26.   
27.             visualView.updateVisualizer(model);  
28.   
29.         }  
30.     }, Visualizer.getMaxCaptureRate() / 2, false, true);  
31.   
32. }  

 

其中visualView是顯示程式，updateVisulizer是將model擷取的頻譜值更新到要顯示的view。

 

[java] view plaincopy 

1.      protected void onDraw(Canvas canvas) {  
2.     super.onDraw(canvas);  
3.   
4.     if (mBytes == null) {  
5.         return;  
6.     }  
7.   
8.     if (mPoints == null || mPoints.length < mBytes.length * 4) {  
9.       
10.                    mPoints = new float[mBytes.length * 4];  
11.                    mRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight() - 50);  
12.                   
13.                    for (int i = 0; i < 9; i++) {  
14.                  
15.                        if (mBytes[i] < 0)  
16.                            mBytes[i] = 127;   
17.                          
18.                        mPoints[i * 4] = mRect.width() * i / 9;  
19.                        mPoints[i * 4 + 1] = mRect.height() / 2;  
20.                        mPoints[i * 4 + 2] = mRect.width() * i / 9;  
21.                        mPoints[i * 4 + 3] = 2 + mRect.height() / 2 + mBytes[i];  
22.                    }  
23.                    canvas.drawLines(mPoints, mForePaint);  
24.                }  
25.   
26. }  

 

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