【小程序】C語言吉他調音器-利用FFT傅里葉變換求頻率實現

利用傅里葉變換求得音頻數據的頻率，根據音高頻率對照表，可測試出吉他每根弦與標準音的差值，實現調音器效果。

目錄

• 程序效果
• 實現過程
• 樣例代碼
• 測試用例
• 參考資料

程序效果

截圖1：程序效果

        輸入需要調整的弦，即開始錄音，彈對應的弦即可，錄音時間大約10秒，10秒後短暫計算處理後會顯示結果。

實現過程

截圖2：流程圖

主要步驟如上，需要注意的細節有： 

 1.如何獲取有效的4096個採樣數據點

截圖3：有效數據前的雜音及靜音數據

        本程序強行跳過前8000個採樣數據點，並且用600進行邊界判定，從第一個大於600的點開始採集。這要求使用的環境很安靜才行，如果有其他聲音干擾，對結果有較大影響。

2.6弦的特殊情況 ：1-5弦使用正常時，6弦的頻率值一直爲正常值的2倍，無法定位問題情況下，強行將結果除以2，保證功能可以正常使用。

樣例代碼

1.下載鏈接：https://download.csdn.net/download/u013025955/11190369

部分主要代碼

//傅里葉變換
void getFFTEnergy(double *data)
{
    double pr[DATASIZE], pi[DATASIZE], fr[DATASIZE], fi[DATASIZE];
    int i=0;

    //原始數據作爲實部，虛部填0.0
    for (i=0; i<DATASIZE; i++)
    {
        pr[i] = *(data+i);
        pi[i] = 0.0;
    }

    /*
    入參解釋：
    pr:採樣數據的實部，對應PCM數據，返回傅里葉變換的模（能量）
    pi:採樣數據的虛部，填0.0，返回傅里葉變換的幅角，本程序不使用
    DATASIZE:採樣點數，這裏對應4096
    12:採樣點數4096對應是2的12次方
    fr:傅里葉變換後的實部
    fi:傅里葉變換後的虛部
    0:使用傅里葉變換功能，1爲逆變換
    1:計算模和幅角，0的話不會計算，這裏要注意
    */
    //調用FFT快速離散傅里葉變換函數
    kfft(pr, pi, DATASIZE, 12, fr, fi, 0, 1);

    //模(能量)返回
    for (i=0; i<DATASIZE; i++)
    {
        *(data+i) = pr[i];
    }
}

//換算頻率
double getFrequence(double *data, int chooseStr)
{
    int locate; //能量值對應的橫座標
    int i;
    double frequence; //頻率
    double max; //能量最大值

    max = *data;

    //求能量最大值對應的橫座標
    for (i=0; i<(DATASIZE/2); i++)
    {
        if (*(data+i) > max)
        {
            max = *(data+i);
            locate = i;
        }
    }

    //計算頻率，頻率=橫座標*(採樣率/採樣點數)
    frequence = locate*(8000.0/DATASIZE); 

    //6弦的特殊處理，除以2
    if (chooseStr == 6)
    {
        frequence = frequence/2.0;
    }

    return frequence;
}

測試用例

截圖4：測試用例

參考資料

1.《常用算法程序集（C語言描述）》FFT快速離散傅里葉變換例程

2.深入淺出解釋FFT（一）——用fft求頻譜

https://blog.csdn.net/wordwarwordwar/article/details/68951388

3.fseek()用法 設定文件的當前讀寫位置

https://blog.csdn.net/Tian_fourpieces/article/details/79970098