一种生成假音频可视化器的算法

Question

有没有人知道一种算法来制作随机数字序列（比如 100 java-byte (>=-127 & <= 127) ），当绘制成条形图时，会是相似的到常规音频频谱，比如那些 SoundCloud 的频谱？

我正在尝试写一个，它有多个随机和正弦计算，但结果非常难看，它介于正弦波和旧牙刷之间。如果您的代码指导我找到一个在美学上令人信服的代码，我将不胜感激

有解释的算法（and/or图片）就可以了。伪代码对你很好。实际的 JAVA 代码是奖励。 :D

编辑：

这是我现在使用的代码。这很复杂，但我基本上是在具有随机幅度的正弦波中添加随机偏差（我不确定这是否是个好主意）。

private static final int FREQ = 7;
private static final double DEG_TO_RAD = Math.PI / 180;
private static final int MAX_AMPLITUDE = 127;
private static final float DEVIATION = 0.1f; // 10 percent is maximum deviation

private void makeSinusoidRandomBytes() {
    byte[] bytes = new byte[AUDIO_VISUALIZER_DENSITY];
    for (int i = 0; i < AUDIO_VISUALIZER_DENSITY; i++) {

        int amplitude = random.nextInt(MAX_AMPLITUDE) - MAX_AMPLITUDE/2;
        byte dev = (byte) (random.nextInt((int) Math.max(Math.abs(2 * DEVIATION * amplitude), 1))
                - Math.abs(DEVIATION * amplitude));
        bytes[i] = (byte) (Math.sin(i * FREQ * DEG_TO_RAD) * amplitude - dev);
    }
    this.bytes = bytes;
}

Answer 1

真正的声波实际上是不同频率和幅度的正弦波叠加在一起的组合，而不是正弦波的随机偏差。困难的部分是选择波幅和频率的组合，以产生您主观上喜欢的输出！然而，大多数声波都有一个基频，然后是 "fit into" 该波长的泛音 - 例如，它可能在基频的 3/2 * 和振幅为基频的 2/3 处具有泛音。通过组合这些泛音并将生成的波形缩放到 -127 - +127 范围，您将获得实际的声波。

以下代码是 C# 代码，但与 Java 足够接近，可以让您了解一下。它来自一个游戏，我需要将许多正弦波组合在一起以创建各种类型的振荡效果：

     /// <summary>
    /// Return a value between 0 and 1 based on a sine-wave oscillating with a given combination of periods at a given point in time  
    /// </summary>
    /// <param name="time">time to get wave value at</param>
    /// <param name="periods">lengths of waves</param>
    /// <returns>height of wave</returns>
    public static float MultiPulse(float time, params float[] periods)
    {
        float c = 0;
        foreach (float p in periods)
        {
            float cp = (MathHelper.Pi / p) * time;
            float s = ((float)Math.Sin(cp) + 1) / 2;
            c += s / periods.Length;
        }
        return c;
    }

您可能想要修改它以允许您指定不同的振幅以及要组合的波的周期。

通过组合许多变化很大的幅度和周期（频率），您应该通过反复试验能够得到令人信服的东西。

Answer 2

基于 see sharper 给我的想法，这是我现在使用的代码：

int mainAmp = random.nextInt(MAX_AMPLITUDE) - MAX_AMPLITUDE / 2;
int overtoneAmp = random.nextInt(MAX_AMPLITUDE * 2 / 3) - MAX_AMPLITUDE / 3;
int overtone2Amp = random.nextInt(MAX_AMPLITUDE * 4 / 7) - MAX_AMPLITUDE / 2 * 7;

int mainFreq = random.nextInt(7) + 7;
int overtoneFreq = mainFreq * 3 / 2;
int overtone2Freq = mainFreq * 7 / 4;

byte[] bytes = new byte[AUDIO_VISUALIZER_DENSITY];
for (int i = 0; i < AUDIO_VISUALIZER_DENSITY; i++) {

    bytes[i] = (byte) (Math.sin(i * mainFreq * DEG_TO_RAD) * mainAmp
            + Math.sin(i * overtoneFreq * DEG_TO_RAD) * overtoneAmp
            + Math.sin(i * overtone2Freq * DEG_TO_RAD) * overtone2Amp);
}

我的应用的主频率在 8 到 15 之间。你可以玩那些。我使用的另外两个泛音是主频率的 (2 - 1/2)x 和 (2 - 1/4)x。您可以添加更多（2 - 1/8）x 等。或使用另一系列的频率。我还随机化振幅，每次都获得一个独特的波。

这些是我使用此代码绘制的一些波浪：

一种生成假音频可视化器的算法

An Algorithm for producing fake audio visualizer

random

audio

visualizer

spectrum

soundcloud