使用Java将WAV文件读入样本数组时,即时转换采样率

Question

我有一组简短的WAV文件,我想用Java处理各种数字信号处理算法.我需要为此目的获得一个int值样本数组,以11025 Hz帧速率编码.

源文件有几种不同的采样率,包括11025 Hz和44100 Hz.这是我试图用来读取它们的代码:

// read the WAV file
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File("test.wav"));
AudioInputStream audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(fileInputStream );

// copy the AudioInputStream to a byte array called buffer
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] data = new byte[4096];
int tempBytesRead = 0;
int byteCounter = 0;
while ((tempBytesRead = audioInputStream.read(data, 0, data.length)) != -1) {
  bos.write(data, 0, tempBytesRead);
            byteCounter += tempBytesRead;
}
bos.close();
byte[] buffer = bos.toByteArray();

AudioFileFormat audioFileFormat = new AudioFileFormat(AudioFileFormat.Type.WAVE, audioInputStream.getFormat(), (int)audioInputStream.getFrameLength());

// get the resulting sample array
int[] samples = new int[audioFileFormat.getFrameLength()];
for (int i = 0; i < samples.length; i++) {
  samples[i] = getSampleValue(i); // the getSampleValue method reads the sample values from the "buffer" array, handling different encoding types like PCM unsigned/signed, mono/stereo, 8 bit/16 bit
}

// RESULT: the "samples" array

问题是,代码不能正确处理不同的采样率.因此,对于44100 Hz帧速率,我得到的样本是11025 Hz帧速率的四倍.无论源文件的帧速率如何,我希望生成的样本数组使用11025 Hz帧速率.我尝试在读取AudioInputStream时强制Java为我转换帧速率,但是我得到类似于下面的异常:

java.lang.IllegalArgumentException: Unsupported conversion: PCM_SIGNED 11025.0 Hz, 16 bit, mono, 2 bytes/frame, 44100.0 frames/second, little-endian from PCM_SIGNED 44100.0 Hz, 16 bit, mono, 2 bytes/frame, little-endian
    at javax.sound.sampled.AudioSystem.getAudioInputStream(AudioSystem.java:955)

我阅读了Java Sound API教程:http://java.sun.com/docs/books/tutorial/sound/converters.html.似乎Java Sound API不支持我的操作系统的这种转换(Windows 7).我想避免依赖任何外部库.有没有办法自己进行采样率转换？

Answer 1

对于> 11025 Hz的采样率,您需要进行下采样,这是一个两阶段过程.首先,您需要低通滤波器以满足奈奎斯特准则,然后您可以抽取,例如,对于具有5.5 kHz截止频率的低通滤波器所需的44.1 kHz采样率数据,然后您可以丢弃3每4个样本的4:1下采样率.您需要为要支持的每个下采样比率使用不同的过滤器.

Answer 2

我相信接受的答案会回答另一个问题 - 它解决了同样的问题(下采样音频),但另一种方式(手动而不是使用java声音API).我有同样的事情,并挖掘它.

确实如此(正如http://docs.oracle.com/javase/tutorial/sound/converters.html中所建议的)正确的方式(或java声音API方式)

AudioFormat outDataFormat = new AudioFormat((float) 8000.0, (int) 8, (int) 1, true, false);
AudioInputStream lowResAIS = AudioSystem.getAudioInputStream(outDataFormat, inFileAIS);

问题是标准java没有附带重新采样(甚至是立体声 - 单声道转换)代码(或至少不在代码的那部分 - 见http://www.jsresources.org/faq_audio.html#convert_sample_rate) .

jsresources页面也指向了答案:只需安装2个插件即可.最简单的方法是在Extensions目录中安装这些插件,在OSX Lion上这可以解决问题(假设你有wget):

wget http://www.tritonus.org/tritonus_share-0.3.6.jar -O /Library/Java/Extensions/tritonus_share-0.3.6.jar
wget http://www.tritonus.org/tritonus_remaining-0.3.6.jar -O /Library/Java/Extensions/tritonus_remaining-0.3.6.jar

添加这两个jar文件后,一切正常(只需要一个额外的警告:如果你想改变频道数和采样率,它仍然不支持作为一步).