如何在 C 中使用 FFTW 从 PortAudio 的样本中提取频率信息答案

【问题标题】：How to extract frequency information from samples from PortAudio using FFTW in C如何在 C 中使用 FFTW 从 PortAudio 的样本中提取频率信息
【发布时间】：2011-03-04 17:56:51
【问题描述】：

我想制作一个使用 PortAudio 录制音频数据的程序（我已经完成了这部分），然后显示录制的音频的频率信息（现在，我想显示每个音频的平均频率）一组样本）。

根据我所做的一些研究，我知道我需要进行 FFT。因此，我在 C 中搜索了一个库来执行此操作，并找到了 FFTW。

但是，现在我有点迷失了。我究竟应该如何处理我记录的样本以从中提取一些频率信息？我应该使用哪种 FFT（我假设我需要一个真实的 1D 数据？）？

一旦我进行 FFT，我如何从它提供给我的数据中获取频率信息？

编辑：我现在还发现了自相关算法。好点吗？更简单？

提前非常感谢，对不起，我完全没有经验。我希望它至少有点意义。

【问题讨论】：

标签： c audio fft fftw portaudio

【解决方案1】：

要将音频样本转换为功率谱：

如果您的音频数据是整数数据，则将其转换为浮点数
选择一个 FFT 大小（例如 N=1024）
将window function 应用于N 个数据样本（例如Hanning）
使用大小为 N 的实数到复数 FFT 生成频域数据
计算复频域数据的幅度 (magnitude = sqrt(re^2 + im^2))
可选择将幅度转换为对数刻度 (dB) (magnitude_dB = 20*log10(magnitude))

【讨论】：

portaudio 允许以浮点格式（32 位浮点）记录数据。所以我鼓励使用这个建议。
@Iulian：是的，这可能是明智的做法，假设您在生成功率谱之前没有想要在整数域中进行的其他预处理。
谢谢，再问一个可能很愚蠢的问题。我已经计算了所有内容，但现在假设我想检查信号中是否存在 440Hz（中间 A）频率。我该怎么做？
如果采样率 Fs = 44.1 kHz，FFT 大小 N = 1024，那么您的频谱分辨率将为 Fs / N = 44100 / 1024 = 43.1 Hz。换句话说，你的功率谱的每个“bin”大约是 43 Hz 宽。因此，440 Hz 分量将主要出现在 bin 10 中。如果您需要更高的分辨率，则必须增加 N。