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Java實現Shazam聲音識別算法的實例代碼

2024-07-14 08:42:18
字體:
來源:轉載
供稿:網友

Shazam算法采用傅里葉變換將時域信號轉換為頻域信號,并獲得音頻指紋,最后匹配指紋契合度來識別音頻。

1、AudioSystem獲取音頻

奈奎斯特-香農采樣定理告訴我們,為了能捕獲人類能聽到的聲音頻率,我們的采樣速率必須是人類聽覺范圍的兩倍。人類能聽到的聲音頻率范圍大約在20Hz到20000Hz之間,所以在錄制音頻的時候采樣率大多是44100Hz。這是大多數標準MPEG-1 的采樣率。44100這個值最初來源于索尼,因為它可以允許音頻在修改過的視頻設備上以25幀(PAL)或者30幀( NTSC)每秒進行錄制,而且也覆蓋了專業錄音設備的20000Hz帶寬。所以當你在選擇錄音的頻率時,選擇44100Hz就好了。

定義音頻格式:

  public static float sampleRate = 44100;  public static int sampleSizeInBits = 16;  public static int channels = 2; // double  public static boolean signed = true; // Indicates whether the data is signed or unsigned  public static boolean bigEndian = true; // Indicates whether the audio data is stored in big-endian or little-endian order  public AudioFormat getFormat() {    return new AudioFormat(sampleRate, sampleSizeInBits, channels, signed,        bigEndian);  }

調用麥克風獲取音頻,保存到out中

 public static ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();1    try {      AudioFormat format = smartAuto.getFormat(); // Fill AudioFormat with the settings      DataLine.Info info = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, format);      startTime = new Date().getTime();      System.out.println(startTime);      SmartAuto.line = (TargetDataLine) AudioSystem.getLine(info);      SmartAuto.line.open(format);      SmartAuto.line.start();      new FileAnalysis().getDataToOut("");      while (smartAuto.running) {        checkTime(startTime);      }      SmartAuto.line.stop();      SmartAuto.line.close();    } catch (Throwable e) {      e.printStackTrace();    }

獲取到的out數據需要通過傅里葉變換,從時域信號轉換為頻域信號。

傅里葉變換

public Complex[] fft(Complex[] x) {    int n = x.length;    // 因為exp(-2i*n*PI)=1,n=1時遞歸原點    if (n == 1){      return x;    }    // 如果信號數為奇數,使用dft計算    if (n % 2 != 0) {      return dft(x);    }    // 提取下標為偶數的原始信號值進行遞歸fft計算    Complex[] even = new Complex[n / 2];    for (int k = 0; k < n / 2; k++) {      even[k] = x[2 * k];    }    Complex[] evenValue = fft(even);    // 提取下標為奇數的原始信號值進行fft計算    // 節約內存    Complex[] odd = even;    for (int k = 0; k < n / 2; k++) {      odd[k] = x[2 * k + 1];    }    Complex[] oddValue = fft(odd);    // 偶數+奇數    Complex[] result = new Complex[n];    for (int k = 0; k < n / 2; k++) {      // 使用歐拉公式e^(-i*2pi*k/N) = cos(-2pi*k/N) + i*sin(-2pi*k/N)      double p = -2 * k * Math.PI / n;      Complex m = new Complex(Math.cos(p), Math.sin(p));      result[k] = evenValue[k].add(m.multiply(oddValue[k]));      // exp(-2*(k+n/2)*PI/n) 相當于 -exp(-2*k*PI/n),其中exp(-n*PI)=-1(歐拉公式);      result[k + n / 2] = evenValue[k].subtract(m.multiply(oddValue[k]));    }    return result;  }

計算out的頻域值

 private void setFFTResult(){    byte audio[] = SmartAuto.out.toByteArray();    final int totalSize = audio.length;    System.out.println("totalSize = " + totalSize);    int chenkSize = 4;    int amountPossible = totalSize/chenkSize;    //When turning into frequency domain we'll need complex numbers:     SmartAuto.results = new Complex[amountPossible][];    DftOperate dfaOperate = new DftOperate();    //For all the chunks:     for(int times = 0;times < amountPossible; times++) {      Complex[] complex = new Complex[chenkSize];      for(int i = 0;i < chenkSize;i++) {        //Put the time domain data into a complex number with imaginary part as 0:         complex[i] = new Complex(audio[(times*chenkSize)+i], 0);      }      //Perform FFT analysis on the chunk:       SmartAuto.results[times] = dfaOperate.fft(complex);    }    System.out.println("results = " + SmartAuto.results.toString());  }

總結

以上所述是小編給大家介紹的Java實現Shazam聲音識別算法的實例代碼,希望對大家有所幫助,如果大家有任何疑問請給我留言,小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對VeVb武林網網站的支持!


注:相關教程知識閱讀請移步到JAVA教程頻道。
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