Question

我想在真实音频设备上应用FFT并从中计算峰值

这是我的代码..

    N=8192
    kiss_fft_cpx out[N/2 +1];

    int len = fft->N / 2 + 1;

    kiss_fft_scalar* samples = &samples2[0]; //inputs from the mic

    kiss_fftr(fft->config, samples, out);

    for (int i = 0; i < len; i++) {

        float re = scale(out[i].r) * N;
        float im = scale(out[i].i) * N;

        if (i > 0)
            spectrum[i] = sqrtf(re * re + im * im) / (N / 2);
        else
            spectrum[i] = sqrtf(re * re + im * im) / N;

    }

现在我使用代码计算选择。但每次它返回0

float peak = 0;
float maxEnergy = 0;
for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE / 2 + 1; i++) {

    float binEnergy = spectrum.at(i);

    if (binEnergy > maxEnergy) {

        maxEnergy = binEnergy;
        peak = i;

    }

}

这里我总是得到峰值= 0。请帮忙

以下是前25个FFT样本的频谱输出：

 06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[0]: 0.036530
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[1]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[2]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[3]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[4]: 0.040397
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[5]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[6]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[7]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[8]: 0.044121
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[9]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[10]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[11]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[12]: 0.040396
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[13]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[14]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[15]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[16]: 0.116464
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[17]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[18]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[19]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[20]: 0.040397
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[21]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[22]: 0.012086
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[23]: 0.011568
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(257) > specturm[24]: 0.044121
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(267) > peak   2223.000000
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(270) > FREQUENCY   4342.773438
06-05 17:28:34.512 : INFO / HelloWorld ( 3351 : 3351 ) : void GuitarTunerMainForm::calculateFrequency(Tizen::Base::ByteBuffer *)(281) > octave 8

Answer 1

我怀疑你是（a）未能在FFT之前应用合适的window function和/或（b）你有一个大的直流分量。这将导致在0Hz处可能出现大的，可能是模糊的（由于spectral leakage）峰值。您可以通过打印/绘制光谱阵列来验证这一点。

解决这个问题：

在FFT之前应用合适的窗口函数（例如Hann）
更改峰值查找循环，使其从bin 0上方的某处开始，例如

const int PEAK_MIN = BUFFER_SIZE / 1024;

for (int i = PEAK_MIN; i < BUFFER_SIZE / 2 + 1; i++) { ...

Answer 2

使用autocorrelation方法对语音进行音高检测有一种相当简单但计算密集的方法。我不明白为什么它也不适用于吉他！但是，当有一个以上的基频时，它会挣扎。但是，我不知道处理它的算法。

你需要采取足够的样本来覆盖至少3个音高周期。然后你自动相关信号（自相关可以有效performed with an FFT）。

如果您有自相关信号，您会发现滞后0处的最大峰值。第二高峰应该是您的音高。

通过在自相关之前使用类似汉明窗口的窗口来输入信号，可以获得更好的效果。

Praat成名的保罗·博尔斯玛（Paul Boersma）还远远地想出了more accurate method of pitch detection。

基本上使用他的计划。您将获取窗口函数的自相关，然后存储以供以后使用。接下来，您将输入信号窗口。自相关信号。现在除以窗口函数的自相关。最后，选择最高峰值，滞后0的偏移量是您的音高检测的样本数量。

值得注意的是，您确实需要插入自相关峰值以获得最佳结果。我个人使用抛物线插值，我获得的精度提高是巨大的。抛物线插值非常简单：

void ParabolicInterpolation( const float kA, const float kB, const float kC, float& p, float& m )
{
    p   = 0.5f * ((kA - kC) / (kA - (2.0f * kB) + kC));
    m   = (0.25f * (kA - kC) * p);
}

其中kB是您已经识别的自相关峰，kA是之前的自相关样本，kC是之后的样本。

编辑： 如果您不需要上述方法提供的那种精确度，那么另一种计算基频的简单方法称为谐波产品频谱（{ {3}}）。基本上你从FFT开始。您将其转换为幅度谱。最后你下采样2x，3x和4x。然后将样本相乘。最大峰值将按您的基频率计算。但是，这会受到FFT分辨率的严重限制。

希望有所帮助！

如何使用kissFFT计算峰值？

2 个答案: