audio - 将音频样本从时域转换为频域

Question

作为一名软件工程师，我在处理信号处理问题时遇到了一些困难。我在这方面没有太多经验。

我尝试做的是以44100采样率和固定大小的窗口对环境声音进行采样，以测试特定频率(20KHz)是否存在并且高于阈值。

这是我根据 How to extract frequency information from samples from PortAudio using FFTW in C 中的完美答案所做的

从音频端口以 44100 采样率收集 102400 个样本(2320 毫秒)。样本值介于 0.0 和 1.0 之间

int samplingRate = 44100;
int numberOfSamples = 102400;
float samples[numberOfSamples] = ListenMic_Function(numberOfSamples,samplingRate);

窗口大小或 FFT 大小为 1024 个样本(23.2 毫秒)

int N = 1024;

窗口数为 100

int noOfWindows = numberOfSamples / N;

将样本拆分为 noOfWindows (100) 个窗口，每个窗口的大小为 N (1024) 个样本

float windowSamplesIn[noOfWindows][N];
for i:= 0 to noOfWindows -1 
    windowSamplesIn[i] = subarray(samples,i*N,(i+1)*N);
endfor

在每个窗口上应用汉宁窗函数

float windowSamplesOut[noOfWindows][N];
for i:= 0 to noOfWindows -1 
    windowSamplesOut[i] = HanningWindow_Function(windowSamplesIn[i]);
endfor

在每个窗口上应用 FFT(在 FFT 函数内部完成实数到复数的转换)

float frequencyData[noOfWindows][samplingRate/2]; 
for i:= 0 to noOfWindows -1 
    frequencyData[i] = RealToComplex_FFT_Function(windowSamplesOut[i], samplingRate);
endfor

在最后一步中，我使用了此链接中实现的 FFT 函数: http://www.codeproject.com/Articles/9388/How-to-implement-the-FFT-algorithm ;因为我无法从头开始实现 FFT 功能。

我不能确定的是，在将 N (1024) 个样本作为输入提供给 FFT 函数时，将采样率/2 (22050) 分贝值作为输出返回。这是 FFT 函数的作用吗？

据我所知，由于奈奎斯特频率，我最多可以检测到一半的采样率频率。但是是否有可能获得每个频率的分贝值高达采样率/2 (22050) Hz？

谢谢，
瓦希特

Answer 1

见How do I obtain the frequencies of each value in an FFT?

从 1024 个样本输入中，您可以获得 512 个有意义的频率级别。

所以，是的，在您的窗口内，您将获得奈奎斯特频率的水平。

您将看到的最低频率级别是 DC (0 Hz)，下一个是 SampleRate/1024，或大约 44 Hz，下一个是 2 * SampleRate/1024，依此类推，最高为 512 *采样率/1024 Hz。