Android中的吉他音高檢測

Question

我嘗試在android平臺上開發吉他遊戲。

我需要做實時音高檢測來獲得吉他和絃/弦的頻率。

我會從話筒輸入，然後分析輸入（輸入播放，其種類吉他弦/弦）

我找到兩種方法，我可以使用，一個是尹，另一一個是FFT。

哪種方法可以獲得更好的性能和準確的結果？

Answer 1

您需要先了解'節距'究竟是什麼（請參閱下面的維基百科鏈接）。當在吉他或鋼琴上製作單個音符時，我們所聽到的不僅僅是聲音振動的一個頻率，而是以不同數學相關頻率發生的多個聲音振動的組合。這種不同頻率振動複合的元素被稱爲諧波或部分。例如，如果我們按鋼琴上的中間C鍵，組合諧波的單個頻率將以261.6 Hz爲基頻，523 Hz爲第二諧波，785 Hz爲第三諧波，1046 Hz爲是第四諧波等。後面的諧波是基頻261.6Hz（例如：2×261.6 = 523,3×261.6 = 785,4×261.6 = 1046）的整數倍。

下面，在GitHub.com上，是我設計的一個不尋常的兩階段算法的C++源代碼，它可以在Windows上播放時對多音MP3文件進行實時音高檢測。這個免費的應用程序（PitchScope Player，網上可用）經常用於在MP3錄製時檢測吉他或薩克斯管獨奏的音符。您可以下載Windows的可執行文件，以查看我的算法，以處理您選擇的MP3文件。該算法旨在在MP3或WAV音樂文件中的任何特定時刻檢測最主要的音調（音符）。注意在MP3錄製過程中，在任何特定時刻，最主要的音調（音符）會發生變化，從而精確地推斷音色。

我使用修改後的DFT對數變換（類似於FFT）首先通過查找具有峯值電平的頻率來檢測這些可能的諧波（參見下圖）。由於我爲修改後的Log DFT收集數據的方式，我不必對信號應用窗口函數，也不需要添加和重疊。我已經創建了DFT，因此它的頻率通道是對數定位的，以便與通過吉他，薩克斯等音符創建諧波的頻率直接對齊。

我的音高檢測算法實際上是一個兩階段過程：a）首先檢測到ScalePitch（'ScalePitch'有12個可能的間距值：{E，F，F＃，G，G＃，A，A＃，B，C，C＃，D，D＃}）b）確定，則通過檢查4個可能的八度候選音符的所有諧波來計算八度。該算法被設計用於在多音MP3文件中的任何給定時刻檢測最主要的音調（音符）。這通常對應於器樂獨奏的音符。對我的Two Stage Pitch Detection算法的C++源代碼感興趣的人可能想從GitHub.com的SPitchCalc.cpp文件中的Estimate_ScalePitch（）函數開始。

https://github.com/CreativeDetectors/PitchScope_Player

https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(music)#Pitch_detection

下面是一個對數DFT的圖像吉他獨奏3秒和絃MP3錄音（我的C++軟件創建的）。它演示瞭如何在演奏獨奏時爲吉他上的單個音符顯示諧波。對於這個對數DFT的每一個音符，我們都可以看到它的多重諧波垂直延伸，因爲每個諧波都有相同的時間寬度。在音符的八度音確定之後，我們知道基頻的頻率。

下圖展示了我發展到選擇正確的倍頻候選音符（即正確的基礎），一旦該注意ScalePitch已經確定了八度檢測算法。那些希望在C++中看到該方法的人應該去到名爲FundCandidCalcer.cpp的文件中的Calc_Best_Octave_Candidate（）函數，該文件包含在我的GitHub源代碼中。