ios - 从正弦扫描计算频率响应的问题

Question

我目前正在尝试计算 iphone 扬声器/麦克风往返的频率响应。我在扬声器上播放正弦扫频，通过麦克风录制并尝试从中获得频率响应。最终目标是能够将 FR 乘以任何给定的声音，使其听起来像 iPhone 扬声器/麦克风。

到目前为止我的代码:

//apply window function
vDSP_vmul(sineSweepMic,1,hammingWindow,1,sineSweepMic,1,n);
vDSP_vmul(sineSweepFile,1,hammingWindow,1,sineSweepFile,1,n);

//put both signals in complex arrays
vDSP_ctoz((DSPComplex *)sineSweepMic, 2, &fftSineSweepMic, 1, nOver2);
vDSP_ctoz((DSPComplex *)sineSweepFile, 2, &fftSineSweepFile, 1, nOver2);

//fft of both file and mic sweeps
vDSP_fft_zrip(fftSetup, &fftSineSweepFile, 1, log2n, FFT_FORWARD);
vDSP_fft_zrip(fftSetup, &fftSineSweepMic, 1, log2n, FFT_FORWARD);

//back to interleaved
vDSP_ztoc(&fftSineSweepFile, 1, (COMPLEX *)sineSweepFile, 2, nOver2);
vDSP_ztoc(&fftSineSweepMic, 1, (COMPLEX *)sineSweepMic, 2, nOver2);

//divide mic-sweep by file-sweep to create frequency response
vDSP_vdiv(sineSweepFile, 1, sineSweepMic, 1, frequencyResponse, 1, n);

这到目前为止有效，当我将 FR 与初始文件扫描相乘时，它听起来像麦克风扫描。

我的问题:这仅适用于生成 FR 的确切文件(扫描)。一旦我使用 FR 修改其他声音，例如音乐只有噪音出来。

我像这样使用 FR(都在频域中，交错的，不复杂，甚至长度相同):

    vDSP_vmul(soundToModify, 1, frequencyResponse, 1, soundToModify, 1, n);

我对扬声器播放的文件进行正弦扫描:

我记录的正弦扫描(衰减的低频可见):

我的文件正弦扫描在频域中与上面代码中生成的 FR 相乘:

我的目标:在我的理解中，频率响应是关于每个频率的信息，它被系统衰减或放大了多少(在我的例子中它不能再现低频)。为了获得这种信息，我生成了一个包含每个所需频率(正弦扫描)的声音，播放它并分析每个频率如何通过划分记录扫描/文件扫描(代码中的划分)进行修改。

通过将频域中的这个 FR 乘以任何声音应该修改频率振幅以模仿我的系统上的播放，对吗？

谢谢!

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更新:最后，故障是缺少复杂的算法，正弦扫描和粉红噪声作为恢复脉冲响应的脉冲都工作得很好。

要获得工作代码，只需将记录的扫描 fft 数据除以初始扫描 fft 数据即可。

Answer 1

如果您想重现 iPhone 扬声器/麦克风的声音，理想情况下您需要找到系统的脉冲响应。

你做错了什么:找到正弦扫描的 FFT 是没有意义的，因为在系统将自己的频率响应强加于此之前，输入频率是变化的(线性或指数或其他)。正如 Paul R 在上面所建议的那样，找到白噪声的 FFT 更有意义，因为对许多统计上平坦的输入频率进行平均将为您提供系统的实际频率响应。

但是，如果您的目标是重新创建系统的声音，您还需要处理相位问题，而上述任何一种方法都无法做到这一点。做到这一点的“理想”方法是在完全安静和干燥(无反射)的环境中捕捉 iPhone 扬声器/麦克风系统对“脉冲”的响应。有 3 种方法可以这样做:1. 使用气球弹出的声音，或合成产生的脉冲声音来这样做。2. 使用 Golay 代码，这是一种对许多脉冲响应测量进行平均的更简单方法3. 使用正弦扫描，然后使用相关性找到脉冲响应。

引用:https://ccrma.stanford.edu/realsimple/imp_meas/imp_meas.pdf

获得脉冲响应测量后，要么将其与您要“着色”的信号进行卷积，要么对两个信号进行 FFT，在频域中相乘，然后进行逆 FFT 以获得着色信号。

解释:我会尽力解释它:-当您获取脉冲响应的 FR 时，您获取其 FFT 的幅度，丢弃相位数据。因此，有许多具有相同幅值 FR 的滤波器(系统)会为您提供截然不同的输出。典型的例子是全通滤波器——它们都有一个平坦的 FR，但如果你给它们施加一个脉冲，你可以得到正弦扫频，这取决于滤波器参数。显然，这应该指出一个事实，即尽管您始终可以从 IR 转到 FR，但以相反的方向返回意味着您正在做出任意选择。因此，您不能丢弃相位，即使是粗略估计也是如此。我们听不到相位的事实意味着我们可以查看 FR 以获取有关系统的信息，但不允许我们在对系统建模时忽略相位。我希望这是有道理的？要使用正弦扫描，请执行以下操作 - 如果 s(t) = sin(A(t)) 且 A(t) = 积分[0 到 t] (w(t)dt)，则关联信号 e(t) = corr(v(t),sin(A(t)) 其中 v(t) = 2 * abs(dw/dt) 将产生一个脉冲。因此，如果您用测量信号替换该相关性中的正弦扫描，你应该获得它的脉冲响应。希望有帮助!抱歉，它太数学了。