Java中的正弦波声音发生器答案

【问题标题】：Sine Wave Sound Generator in JavaJava中的正弦波声音发生器
【发布时间】：2012-01-27 18:15:38
【问题描述】：

在 Java 中生成任意频率的正弦波声音的最简单方法是什么？超过 2 个字节的样本大小会有所帮助，但这并不重要。

【问题讨论】：

标签： java audio javasound wave trigonometry

【解决方案1】：

这些答案中的 createSinWaveBuffer() 方法不会产生良好的波形数据以供连续播放。需要使最后一个字节接近零才能获得完整的波形。更好的例子 -

protected static final float SAMPLE_RATE = 16 * 1024;

public static byte[] createSinWaveBuffer(double freq) {
   double waveLen = 1.0/freq;
   int samples = (int) Math.round(waveLen * 5 * SAMPLE_RATE);
   byte[] output = new byte[samples];
   double period = SAMPLE_RATE / freq;
   for (int i = 0; i < output.length; i++) {
       double angle = 2.0 * Math.PI * i / period;
       output[i] = (byte)(Math.sin(angle) * 127f);  }

   return output;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您只是在寻找一个需要哔哔声的类，那么试试这个：（从 Thumbz 借来的一些代码）

  package ditdah;

 import javax.sound.sampled.AudioFormat;
 import javax.sound.sampled.AudioSystem;
 import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
 import javax.sound.sampled.SourceDataLine;

 public class Beep {

protected static final int SAMPLE_RATE = 16 * 1024;

public void play(double freq, int length) {
    final AudioFormat af = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, 8, 1, true, true);
    try {
        SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(af);
        line.open(af, SAMPLE_RATE);
        line.start();

        byte[] toneBuffer = this.createSinWaveBuffer(freq, length);
        say.it(toneBuffer.toString() + " " + toneBuffer.length);
        int count = line.write(toneBuffer, 0, toneBuffer.length);
        line.drain();
        line.close();
    } catch (LineUnavailableException e) {
        say.it(e.getLocalizedMessage());
    }
}

public byte[] createSinWaveBuffer(double freq, int ms) {
    int samples = (int) ((ms * SAMPLE_RATE) / 1000);
    byte[] output = new byte[samples];
    //
    double period = (double) SAMPLE_RATE / freq;
    for (int i = 0; i < output.length; i++) {
        double angle = 2.0 * Math.PI * i / period;
        output[i] = (byte) (Math.sin(angle) * 127f);
    }

    return output;
}

}

【讨论】：

【解决方案3】：

首先我建议创建类Note，它返回音符的频率，并将其转换为字节数组。

然后非常轻松地进行流式传输

    protected static final int SAMPLE_RATE = 8 * 1024;


    public static void main(String[] args) throws LineUnavailableException {
        final AudioFormat af = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, 8, 1, true, true);
        SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(af);
        line.open(af, SAMPLE_RATE);
        line.start();

        // fist argument is duration of playing note 
        byte[] noteDo = Note.DO.getTone(1, SAMPLE_RATE);
        byte[] noteRe = Note.RE.getTone(0.5, SAMPLE_RATE);
        byte[] noteMi = Note.MI.getTone(1.5, SAMPLE_RATE);

        line.write(noteDo, 0, noteDo.length);
        line.write(noteRe, 0, noteRe.length);
        line.write(noteMi, 0, noteMi.length);

        line.drain();
        line.close();
    }



public enum Note {

    DO(0.0f), DO_DIEZ(1.0f),
    RE(2.0f), RE_DIEZ(3.0f),
    MI(4.0f),
    FA(5.0f), FA_DIEZ(6.0f),
    SOL(7.0f),SOL_DIEZ(8.0f),
    LYA(9.0f),LYA_DIEZ(10.0f),
    SI(11.0f);


    private final double mPhase;

    Note(double phase) {
        mPhase = phase;
    }

    public double getNoteFrequencies() {

        double index = getmPhase()/ 12.0d;

        return 440 * Math.pow(2, index);
    }

    public static Note getNote(double phase) throws Exception {

        Note findNote = null;

        for (Note note : Note.values()){
            if (note.getmPhase() == phase){
                findNote = note;
            }
        }

        if (findNote == null)
            throw new Exception("Note not found: Ilegal phase " + phase);
        else
            return findNote;
    }

    public byte[] getTone(double duration, int rate){

        double frequencies = getNoteFrequencies();

        int maxLength = (int)(duration * rate);
        byte generatedTone[] = new byte[2 * maxLength];

        double[] sample = new double[maxLength];
        int idx = 0;

        for (int x = 0; x < maxLength; x++){
            sample[x] = sine(x, frequencies / rate);
        }


        for (final double dVal : sample) {

            final short val = (short) ((dVal * 100f));

            // in 16 bit wav PCM, first byte is the low order byte
            generatedTone[idx++] = (byte) (val & 0x00ff);
            generatedTone[idx++] = (byte) ((val & 0xff00) >>> 8);

        }

        return generatedTone;
    }

    private double sine(int x, double frequencies){
        return Math.sin(  2*Math.PI * x * frequencies);
    }

    public double getmPhase() {
        return mPhase;
    }
}

【讨论】：

你从哪里得到的类：AudioFormat SourceDataLine AudioSystem？当有人发布代码并且没有发布他/她使用的类的来源时，应该会自动投反对票。
你应该阅读更多关于。 docs.oracle.com/javafx/2/api/javafx/scene/media/…

【解决方案4】：

我只想指出，有一种非常有效的算法可以生成正弦波。

DSP 技巧：正弦音调发生器 http://www.dspguru.com/dsp/tricks/sine_tone_generator

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您想要一些简单的代码来帮助您入门，这应该会有所帮助

import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
import javax.sound.sampled.SourceDataLine;

public class SinSynth {
    //
   protected static final int SAMPLE_RATE = 16 * 1024;


   public static byte[] createSinWaveBuffer(double freq, int ms) {
       int samples = (int)((ms * SAMPLE_RATE) / 1000);
       byte[] output = new byte[samples];
           //
       double period = (double)SAMPLE_RATE / freq;
       for (int i = 0; i < output.length; i++) {
           double angle = 2.0 * Math.PI * i / period;
           output[i] = (byte)(Math.sin(angle) * 127f);  }

       return output;
   }



   public static void main(String[] args) throws LineUnavailableException {
       final AudioFormat af = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, 8, 1, true, true);
       SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(af);
       line.open(af, SAMPLE_RATE);
       line.start();

       boolean forwardNotBack = true;

       for(double freq = 400; freq <= 800;)  {
           byte [] toneBuffer = createSinWaveBuffer(freq, 50);
           int count = line.write(toneBuffer, 0, toneBuffer.length);

           if(forwardNotBack)  {
               freq += 20;  
               forwardNotBack = false;  }
           else  {
               freq -= 10;
               forwardNotBack = true;  
       }   }

       line.drain();
       line.close();
    }

}

【讨论】：

这很容易阅读，但神奇的数字 127f 是从哪里来的？
@nont sin 返回一个值 -1.0 到 1.0，将它乘以 127 得到一个满量程为一个字节 -127 到 +127 的正弦波，（它被转换为一个字节）跨度>

【解决方案6】：

请参阅 Beeper 了解独立示例。

也许更简单一些？

如链接答案顶部所示的 51 行 sn-p（在下面重复 - 为单行和内联 cmets 间隔开），与生成音调一样简单（好的，你可以采取谐波超过 5 行）。

人们似乎认为它应该是工具包中内置的一种方法来产生纯音。它不是，而且需要一点计算才能做出来。

/** Generates a tone, and assigns it to the Clip. */
public void generateTone()
    throws LineUnavailableException {
    if ( clip!=null ) {
        clip.stop();
        clip.close();
    } else {
        clip = AudioSystem.getClip();
    }
    boolean addHarmonic = harmonic.isSelected();

    int intSR = ((Integer)sampleRate.getSelectedItem()).intValue();
    int intFPW = framesPerWavelength.getValue();

    float sampleRate = (float)intSR;

    // oddly, the sound does not loop well for less than
    // around 5 or so, wavelengths
    int wavelengths = 20;
    byte[] buf = new byte[2*intFPW*wavelengths];
    AudioFormat af = new AudioFormat(
        sampleRate,
        8,  // sample size in bits
        2,  // channels
        true,  // signed
        false  // bigendian
        );

    int maxVol = 127;
    for(int i=0; i<intFPW*wavelengths; i++){
        double angle = ((float)(i*2)/((float)intFPW))*(Math.PI);
        buf[i*2]=getByteValue(angle);
        if(addHarmonic) {
            buf[(i*2)+1]=getByteValue(2*angle);
        } else {
            buf[(i*2)+1] = buf[i*2];
        }
    }

    try {
        byte[] b = buf;
        AudioInputStream ais = new AudioInputStream(
            new ByteArrayInputStream(b),
            af,
            buf.length/2 );

        clip.open( ais );
    } catch(Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

【讨论】：

【解决方案7】：

使用Java Sound API 和Math.sin 创建实际的波级。

http://www.developer.com/java/other/article.php/2226701 有一个很好的教程，我前段时间参考过。 http://jsresources.org/examples/ 是另一个有用的参考。

【讨论】：

一些示例代码会有所帮助，但我会尝试查看那里