Java校音器：采集声音以及mathematica演示

上节我们讲了怎么写fft，这次我们来实践下fft的应用。

前天又开始唱从初二唱到大二的晴天，由于长期音不准，于是干脆借此做一个算音调的软件来校准自己的唱歌音调。

首先，是蛋疼的一个工作，读入麦克风。这个着实让我折腾很久，使用java.sound的接口，终于完成了采集。

一，采集

其实很简单（虽然搞了一天），抄了抄demo，发现只需要直接捕捉line。

1.         TargetDataLine line;
2.         AudioFormat format;
3.         format=new AudioFormat(AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED,44100,16,1,(16/8),44100,true);//定声音格式为44100hz采样，单通道
4.         DataLine.Info info = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, 
5.                 format);
6.         if (!AudioSystem.isLineSupported(info)) //监测是否支持
7.         {
8.             System.out.println(“Line matching “ + info + ” not supported.”);
9.         }
10.  
11.         line = (TargetDataLine) AudioSystem.getLine(info);//打开line
12.         line.open(format, line.getBufferSize());
13.         ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
14.         int frameSizeInBytes = format.getFrameSize();
15.         int bufferLengthInFrames = line.getBufferSize() / 8;
16.         int bufferLengthInBytes = bufferLengthInFrames * frameSizeInBytes;
17.         byte[] data = new byte[bufferLengthInBytes];
18.         int numBytesRead;
19.         line.start();//打开轨道采集
20.         long st,tm;
21.         st=System.currentTimeMillis();
22.         tm=st;
23.         //System.out.format(“leninbd:%d\n”,bufferLengthInBytes);
24.         System.out.println(“Wait”);
25.         while(tm–st<3000)
26.             tm=System.currentTimeMillis();
27.         System.out.println(“Run”);
28.         st=System.currentTimeMillis();//一个准备时间
29.         tm=st;
30.         while(tm–st<2000)//读两秒的数据
31.         {
32.             if((numBytesRead = line.read(data, 0, bufferLengthInBytes)) == –1) 
33.             {
34.                 break;
35.             }
36.             out.write(data, 0, numBytesRead);
37.             tm=System.currentTimeMillis();
38.         }
39.         //System.out.println(“Done”);
40.         line.stop();
41.         line.close();
42.         line = null;
43.         out.flush();
44.         out.close();
45.  //完成采集
46.         int audioint[] = convert(format,out.toByteArray());
47.         //将byte转化为int
48.         PrintWriter pw=new PrintWriter(new FileWriter(new File(“dt.txt”)),true);
49.         for(int i=0;i<audioint.length;i++)
50.            pw.format(“%d “,audioint[i]);
51.         }

其中转化算法如下（不要问我什么原理，这种东西我一般都抄的。。。没什么深入了解的意义）

1.     int [] convert(AudioFormat format,byte[] audioBytes)
2.     {
3.         int[] audioData = null;
4.         if (format.getSampleSizeInBits() == 16) 
5.         {
6.             int nlengthInSamples = audioBytes.length / 2;
7.             audioData = new int[nlengthInSamples];
8.             if (format.isBigEndian()) 
9.             {
10.                 for (int i = 0; i < nlengthInSamples; i++) 
11.                 {
12.                     /* First byte is MSB (high order) */
13.                     int MSB = (int) audioBytes[2*i];
14.                     /* Second byte is LSB (low order) */
15.                     int LSB = (int) audioBytes[2*i+1];
16.                     audioData[i] = MSB << 8 | (255 > LSB);
17.                 }
18.             } 
19.             else 
20.             {
21.                 for (int i = 0; i < nlengthInSamples; i++) 
22.                 {
23.                     /* First byte is LSB (low order) */
24.                     int LSB = (int) audioBytes[2*i];
25.                     /* Second byte is MSB (high order) */
26.                     int MSB = (int) audioBytes[2*i+1];
27.                     audioData[i] = MSB << 8 | (255 > LSB);
28.                 }
29.             }
30.         } 
31.         else if (format.getSampleSizeInBits() == 8) 
32.         {
33.             int nlengthInSamples = audioBytes.length;
34.             audioData = new int[nlengthInSamples];
35.             if (format.getEncoding().toString().startsWith(“PCM_SIGN”)) 
36.             {
37.                 for (int i = 0; i < audioBytes.length; i++) 
38.                 {
39.                     audioData[i] = audioBytes[i];
40.                 }
41.             } 
42.             else 
43.             {
44.                 for (int i = 0; i < audioBytes.length; i++) 
45.                 {
46.                     audioData[i] = audioBytes[i] – 128;
47.                 }
48.             }
49.         }
50.         return audioData;
51.     }

于是就完成了声音的基础采集，拿去放到mathematica测试，用吉他弹几个音嘛

1. (*Mathematica Code*)
2. Init[] :=
3.  (dt = 
4.    Import[“/Users/none/Develop/mph/build/dt.txt”, “Table”][[1]];
5.   ListLinePlot[dt, PlotRange -> All])
6.  
7. Anal := (
8.   (*dt=SignalMk[1,263];*)
9.   ts = Length[dt]/44100;
10.   dr = 1000;
11.   ListLinePlot[
12.     Abs[     
13.      Fourier[dt[[100 ;;      Length[dt]     ]]         ][[1 ;; 
14.         Round[dr*ts] ]]],
15.     PlotRange -> All
16.     , DataRange -> {1, dr*ts}*1/ts]
17.    1
18.   )

分析下得到两个图

 

（其实是晴天的第一个小结啦）

 

频谱几乎正确，虽然不知道200hz哪来的音啊。。。。。