IOS和FFT（vDSP_fft_zrip）：頻率低於appr。 100赫茲被切斷 - 爲什麼？

我正在使用Novocaine框架來執行音調檢測。一切正常 - 只有使用圖形FFT表示，纔會出現一些問題。IOS和FFT（vDSP_fft_zrip）：頻率低於appr。 100赫茲被切斷 - 爲什麼？

當我使用音頻文件輸入時，FFT工作正常 - 低於100赫茲的頻率顯示完美。

取而代之，當我使用麥克風作爲輸入時，100 Hz以下的頻率根本沒有顯示 - 我找不出原因！請參閱以下屏幕截圖：

正確顯示較高頻率（例如1000 Hz）！

這裏的FFT程序的源代碼：

- (NSMutableArray*)performFFT: (float*) data withFrames: (int) numSamples { 
 
    // 1. init 
 
    float bufferSize = numSamples; 
 
    uint32_t maxFrames = numSamples; 
 
    displayData = (float*)malloc(maxFrames*sizeof(float)); 
 
    bzero(displayData, maxFrames*sizeof(float)); 
 
    int log2n = log2f(maxFrames); 
 
    int n = 1 << log2n; 
 
    assert(n == maxFrames); 
 
    float nOver2 = maxFrames/2; 
 
    
 
    
 
    A.realp = (float*)malloc(nOver2 * sizeof(float)); 
 
    A.imagp = (float*)malloc(nOver2 * sizeof(float)); 
 
    fftSetup = vDSP_create_fftsetup(log2n, FFT_RADIX2); 
 
    
 
    // 2. calcuate 
 
    bufferSize = numSamples; 
 
    float ln = log2f(numSamples); 
 
    vDSP_ctoz((COMPLEX*)data, 2, &A, 1, numSamples/2); 
 
    
 
    //fft 
 
    vDSP_fft_zrip(fftSetup, &A, 1, ln, FFT_FORWARD); 
 
    
 
    // Absolute square (equivalent to mag^2) 
 
    vDSP_zvmags(&A, 1, A.realp, 1, numSamples/2); 
 
    // make imaginary part to zero in order to filter them out in the following loop 
 
    bzero(A.imagp, (numSamples/2) * sizeof(float)); 
 
    
 
    //convert complex split to real 
 
    vDSP_ztoc(&A, 1, (COMPLEX*)displayData, 2, numSamples/2); 
 
    
 
    // Normalize 
 
    float scale = 1.f/displayData[0]; 
 
    vDSP_vsmul(displayData, 1, &scale, displayData, 1, numSamples); 
 
    
 
    
 
    //scale fft 
 
    Float32 mFFTNormFactor = 1.0/(2*numSamples); 
 
    vDSP_vsmul(A.realp, 1, &mFFTNormFactor, A.realp, 1, numSamples/2); 
 
    vDSP_vsmul(A.imagp, 1, &mFFTNormFactor, A.imagp, 1, numSamples/2); 
 

 
... 
 
}

爲進一步圖形化的問題，我用displayData。由於我對較低頻率感興趣（有一個獨立的基音檢測算法，可以很好地工作），我將採樣率降低到了11.025（而不是44100）。

在奴佛卡因，我提出以下電話：

1）輸入

[audioManager setInputBlock:^(float *data, UInt32 numFrames, UInt32 numChannels) { 
 
      
 
      // frequency analysis 
 
      vDSP_rmsqv(data, 1, &magnitude, numFrames*numChannels); 
 
      self->ringBuffer->AddNewInterleavedFloatData(data, numFrames, numChannels); 
 
... 
 
}

2）輸出：

[audioManager setOutputBlock:^(float *data, UInt32 numFrames, UInt32 numChannels) 
 
    { 
 
    self->ringBuffer->FetchInterleavedData(data, numFrames, numChannels); 
 
    .... 
 
    [fft performFFT:data withFrames:numFrames]; 
 
    ... 
 
    }

有人有想法嗎？

來源

2015-06-19 Ulrich Vormbrock

這是因爲內置麥克風是一個電容話筒，並有一個高通濾波器來消除信號上的直流偏壓。

可以禁用HPF。直流偏置並不是一個問題，因爲它只會在FFT的bin＃0中出現。

[[AVAudioSession sharedInstance] setMode: AVAudioSessionModeMeasurement error:NULL];

另請注意，FFT的窗口化也會影響FFT的低頻段的精度。對於任何給定的頻率，窗口中至少需要2 * PI樣本。

來源

2015-06-19 13:46:02 marko

謝謝marko！我試過了，但沒有任何效果。我不認爲這是問題的根源 - 我不能告訴你爲什麼：我用一種自相關來執行音高檢測。音高檢測非常適用於從20 Hz到1000 Hz的所有頻率，因此200 Hz以下的頻率不會被切斷 - 我使用相同的硬件和相同的Novocaine架構。相反，當我切換到FFT時，200 Hz以下的所有頻率都被切斷。對我來說，這似乎很奇怪...... –

看到我對FFT精度低頻效果窗口的建議。你的窗戶大小是多少？您可能還想將一個方形窗口以外的東西應用於FFT。 – marko

Hi Marko，老實說，我不知道與FFT結合的「開窗」。我知道採樣率，但不知道窗口大小。我怎樣才能實現這樣的窗口？ –

音高與頻譜不同。低音聲音通常由大部分諧波和泛音能量組成，並且在基頻處沒有太多能量。因此FFT也不會在那裏找到太多。自相關在找到這些類型的諧波豐富的聲音的音高時稍微好一些。

除了iPhone麥克風對低頻能量不敏感，因爲它是中高頻率的音頻（有audio response graphs在線）。

另請注意，FFT緩衝區需要按比例更長，以便具有低頻內容的等效百分比（等分回火間距，以分爲單位）分辨率。對於低頻分辨率，通常需要比iOS音頻單元傳送的任何單個緩衝器更長的FFT。

來源

2015-06-22 17:49:50 hotpaw2

謝謝你，hotpaw2 - 你是對的：我的頻率檢測算法基於自相關而不是FFT。我只使用FFT來對光譜進行可視化處理，從而得到主音和相鄰的泛音。 –

IOS和FFT（vDSP_fft_zrip）：頻率低於appr。 100赫茲被切斷 - 爲什麼？

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