Android 音乐频谱实现

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) 

	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);
                }

	}



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