如何使用FFT绘制wav文件的频谱？

Question

注意:这不是重复,我有相关问题以外的具体要求.

首先,我想绘制一个音频文件(.wav)的光谱,就像大胆一样(类似:如何从傅立叶变换中绘制频谱).

到目前为止,我能够读取和写入wav文件.但我的问题是我不知道我需要传递给FFT函数的确切值.顺便说一下,我在C#中使用Exocortex进行FFT.FFT函数要求我传递一个具有正确大小的复数数组(512,1024,...我假设),长度的可选整数参数和傅里叶方向(前向/后向).

具体问题:

1. Exocortex库中的Complex(类)有两个值,即Real和Imaginary.我有一系列样本,所以应该是真实的,哪些应该是虚构的？
2. 我有wav文件,所以长度应该假定为变量.如何将其传递给FFT函数？我应该选择一个大小(512/1024 /等),将整个样本分成大小,然后将所有样本传递给FFT吗？
3. 我怎么知道应该在x轴上列出哪些频率？
4. 如何绘制FFT数据？(我希望x轴是频率,y轴是分贝)

如果你不理解我的意思,那么尝试使用Audacity,导入音频文件,然后单击Analyze> Plot Spectrum.那些是想要重新创造的东西.请详细回答我的问题,因为我真的想学习这个.我只有一点背景知识.我只是数字信号处理的新手.另外请尽量不要将我引导到其他FFT站点,因为他们没有具体回答我的问题.

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编辑:

我已经完成了一些阅读,并且发现了如何对音频数据进行FFT,但只有2的幂.那么我如何在长度不是2的音频文件中做同样的事情呢？根据一些我需要使用"窗口".我也做了一些搜索,发现它只需要稍后处理一部分波形.请记住,我想让音频文件的FFT不是它的一部分.那我现在该怎么办？请帮忙 :(

Answer 1

签名是

public static void  FFT( float[] data, int length, FourierDirection direction )

1. 传递一组复数,表示为对.由于您只有实数(样本),您应该将样本放在数组中的偶数位置 - data [0],data [2],data [4]等.奇数位置应为0,数据[1] =数据[3] = 0 ...
2. 长度是您想要计算FFT的样本量,它应该是数据阵列长度的一半.您可以对整个WAV或部分WAV进行FFT - 取决于您希望看到的内容.Audacity将绘制文件所选部分的功率谱,如果您希望这样做,则传递整个WAV或所选部分.
3. FFT只会显示高达采样率一半的频率.所以你应该有0到一半的采样率.值的大小取决于您拥有的样本量(样本量将影响计算的精度)
4. Audacity绘制了功率谱.您应该在您收到的数组中获取每个复数对并计算其ABS.ABS定义为sqrt(r ^ 2 + i ^ 2).每个ABS值将对应于单个频率.

这是一个工作代码的示例:

float[] data = new float[8];
data[0] = 1; data[2] = 1; data[4] = 1; data[6] = 1;
Fourier.FFT(data, data.Length/2, FourierDirection.Forward);

我给它4个样本,都是一样的.所以我希望只能在频率为0时得到一些东西.事实上,在运行之后,我得到了

data [0] == 1,data [2] == 1,data [4] == 1,data [6] == 1

其他人都是0.

如果我想使用复杂数组重载

Complex[] data2 = new Complex[4];
data2[0] = new Complex(1,0);
data2[1] = new Complex(1, 0);
data2[2] = new Complex(1, 0);
data2[3] = new Complex(1, 0);
Fourier.FFT(data2,data2.Length,FourierDirection.Forward);

请注意,这里第二个参数等于数组的长度,因为每个数组成员都是一个复数.我得到了和以前一样的结果.

我想我之前错过了复杂的超载.除非您的数据已经成对出现,否则我似乎不易出错且使用起来更自然.