最近由于需要实现音乐频谱,所以今天就为大家普及一下。关于音乐频谱你需要了解数字信号处理的知识,尤其是FFT的知识。简单说就是把时域上连续的信号(波形)强度转换成离散的频域信号(频谱)。我理解波形就是信号的强度,或者说音响设备的输出的功率,功率高,音量就大。但是歌曲的曲调是不会变的,因为频谱是不会变的。
频谱反映的是这个这个音乐在某个连续时间段内,声音的震动频率。不知道理解的对不对。
本文的音乐频谱实现是仿照Android Api Demo 里的一个例子实现的,需要Android 2.3及以上系统,因为要用到Visualizer 类,这个类只在Android 2.3以上的API才支持。
首先实例化Visualizer,参数SessionId可以通过MediaPlayer的对象获得
visualizer = new Visualizer(mPlayerInstance.getAudioSessionId());接着设置需要转换的音乐内容长度,专业的说这就是采样,该采样值一般为2的指数倍,如64,128,256,512,1024。这里我设置了128,原因是长度越长,FFT算法运行时间更长。
visualizer.setCaptureSize(Visualizer.getCaptureSizeRange()[0]);然后为visualizer设置监听器,这样当Capture一段数据后,就会触发两个函数进行处理。设置监听函数为
setDataCaptureListener(OnDataCaptureListener listener, rata,iswave,isfft )参数解释:
rate, 表示采样的周期,即隔多久采样一次,联系前文就是隔多久采样128个数据,本文设置为512mHz更新一次
iswave,是波形信号
isfft,是FFT信号,表示是获取波形信号还是频域信号
OnDataCaptureListener,表监听函数,匿名内部类实现该接口,该接口需要实现两个函数
onWaveFormDataCapture(Visualizer visualizer,byte[] waveform, int samplingRate)和
public void onFftDataCapture(Visualizer visualizer,byte[] fft, int samplingRate)samplingRate是采样速率,即上文的rate值,512mHz。
其中两个byte[] waveform和byte[] fft数组,分别是获得波形数据和FFT的数据,该byte数组的大小即为之前设置的采样值大小128,获得数据如下图所示。
其中n为采样值,index 0 表示直流分量,Rf表示FFT计算后的实部,If表示FFT计算后的虚部。
如何计算出该频率,就是将FFT的实部和对应的虚部先各自平方再相加然后开方,简单说就是平方取模。
具体计算请看如下的代码。
visualizer.setDataCaptureListener( new Visualizer.OnDataCaptureListener() { @Override public void onWaveFormDataCapture(Visualizer visualizer, byte[] waveform, int samplingRate) { // 这里添加获得数据的处理 byte[] 数组 更新出去,并画图。这里可以把这个 // 数组传到RunOnMusic里去 // visualView.updateVisualizer(waveform); } @Override public void onFftDataCapture(Visualizer visualizer, byte[] fft, int samplingRate) { byte[] model = new byte[fft.length / 2 + 1]; model[0] = (byte) Math.abs(fft[1]); int j = 1; for (int i = 2; i < 18;) { model[j] = (byte) Math.hypot(fft[i], fft[i + 1]); i += 2; j++; } visualView.updateVisualizer(model); } }, Visualizer.getMaxCaptureRate() / 2, false, true); }
其中visualView是显示程序,updateVisulizer是将model获取的频谱值更新到要显示的view。
protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); if (mBytes == null) { return; } if (mPoints == null || mPoints.length < mBytes.length * 4) { mPoints = new float[mBytes.length * 4]; mRect.set(0, 0, getWidth(), getHeight() - 50); for (int i = 0; i < 9; i++) { if (mBytes[i] < 0) mBytes[i] = 127; mPoints[i * 4] = mRect.width() * i / 9; mPoints[i * 4 + 1] = mRect.height() / 2; mPoints[i * 4 + 2] = mRect.width() * i / 9; mPoints[i * 4 + 3] = 2 + mRect.height() / 2 + mBytes[i]; } canvas.drawLines(mPoints, mForePaint); } }