【问题标题】:How do I perform windowing on an incoming signal?如何对传入信号执行窗口化?
【发布时间】:2011-10-06 05:18:13
【问题描述】:

我正在使用 Aubio 库;我在 aubio.org 的文档或互联网上的任何地方都找不到这个。在进行处理时(特别是在我的情况下,使用 aubio_pitch_detect 进行音高检测)Aubio 是否对传入的音频数组做任何事情在窗口方面,还是我必须自己实现?

如果我需要添加它,欢迎提供一个简单的窗口代码示例(或链接)。

【问题讨论】:

    标签: signal-processing aubio


    【解决方案1】:

    这更像是一个问题而不是一个答案,但由于新手身份,我无法评论其他答案。

    关于 Flavien Volkenbuildsucceeded 的答案,他们在汉明系数方面都表示相同:

    0.54 或 0.53836,以及 0.46 或 0.46164。
    两个答案之间都有一个“-”:0.54 - 0.46。

    到目前为止,一切都很好。现在看看这个:

    (1)Johns Hopkins University says: 0.54 + 0.46
    (2) University of California says: 0.54 - 0.46
    (3) 一本关于 DSP 的书说:0.54 + 0.46
    (4) 维基百科说:0.54 + 0.46
    (5) mathworks 说:0.54 - 0.46
    (6) 一位论坛用户说:1.07672 - 0.92328

    完全糊涂了,我们现在怎么知道什么是真正正确的?


    以下是链接(由于新手状态,此处不能发布超过 2 个真实链接):

      (1): www.jhu.edu/signals/phasors/hpfs7.htm
      (2): www.ece.uci.edu/docs/hspice/hspice_2001_2-220.html
      (3): books.google.de/books?id=ytuUKKVeR88C&pg=PT442&lpg=PT442&dq=hamming%20window%200.54%200.46&source=bl&ots=ecdP7pU8-w&sig=yv9QiCvuWv8vShO-6CjZATx37lA&hl=en&sa=X&ei=M4IJUfvBLsTFtAbQ54GwCw&ved=0CDAQ6AEwATgK
      (4): de.wikipedia.org/wiki/Hamming-Fenster#Hamming-Fenster
      (5): www.mathworks.de/de/help/signal/ref/hamming.html
      (6): forums.oracle.com/forums/message.jspa?messageID=9244422#9244422
    

    【讨论】:

    • 哦,你好,约翰!欢迎来到 SO。
    • 谢谢。我只是想知道为什么汉明窗似乎没有一个确切的定义。看到各种写的比较混乱,但你把事情弄清楚了。你好;)
    • 我本来打算去的,但作为新手我还不能;)
    【解决方案2】:

    Performous 找到这个:

    // Hamming window
    for (size_t i=0; i < FFT_N; i++) {
        m_window[i] = 0.53836 - 0.46164 * std::cos(2.0 * M_PI * i / (FFT_N - 1));
    }
    

    编辑:要解决“omg 是 + 还是 - 或什么”的问题,您需要进一步查看您是否乘以 π*i/FFT_N 的 sin 或 cos。因为 sin(0) = 0 和 cos(0) = 1,所以您正在查看看起来(大约!)像这样的窗口之间的区别:

    或者像这样:

    请注意,如果您将一个接一个放置,它们都看起来像这样:

    所以虽然您想在窗口化后对信号进行特定处理,但它可能会影响您选择的窗口化选项它们实际上并没有从根本上对立,只是对齐方式不同。

    【讨论】:

      【解决方案3】:

      aubio_pitch_do 将音频样本向量作为输入,并将执行所需的窗口化。

      文档可以在头文件中找到。在这种情况下,请查看 pitch.h 文件。

      如果需要创建窗口,可以使用new_aubio_window ( size, type )

      例如:

      fvec_t * my_new_window = new_aubio_window ( 1024, "hanningz" );
      

      这是目前可用的窗口类型列表:

      /** Window types */
      typedef enum
      {
        aubio_win_rectangle,
        aubio_win_hamming,
        aubio_win_hanning,
        aubio_win_hanningz,
        aubio_win_blackman,
        aubio_win_blackman_harris,
        aubio_win_gaussian,
        aubio_win_welch,
        aubio_win_parzen,
        aubio_win_default = aubio_win_hanningz,
      } aubio_window_type;
      

      【讨论】:

        【解决方案4】:

        这是我的several windowing methods 端口,用于初始化窗口向量。

        include <math.h>  
        
        enum {
        WINDOW_RECTANGULAR,
        WINDOW_HANN,
        WINDOW_HAMMING,
        WINDOW_COSINE,
        WINDOW_LANCZOS,
        WINDOW_TRIANGULAR,
        WINDOW_BARTLETT,
        WINDOW_GAUSSIAN,
        WINDOW_BARTLETT_HANN,
        WINDOW_BLACKMAN,
        WINDOW_NUTALL,
        WINDOW_BLACKMAN_HARRIS,
        WINDOW_BLACKMAN_NUTALL,
        WINDOW_FLATTOP,
        WINDOW_NB
        };
        
            template <class T_Real>
            void computeWindow(T_Real*buffer, int length, int type)
            {
        
                    switch (type)
                    {
                    case WINDOW_RECTANGULAR :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = 1.0; } break;
                    case WINDOW_HANN :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = 0.5*(1.0 - cos(M_PI*2.0*n/(length-1))); } break;
                    case WINDOW_HAMMING :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = 0.54-0.46*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)); } break;
                    case WINDOW_COSINE :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = sin(M_PI*n/(length-1)); } break;
                    case WINDOW_LANCZOS :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ double x = (2.0*n/(length-1)-1.0); buffer[n] = sin(M_PI*x)/(x*M_PI); } break;
                    case WINDOW_TRIANGULAR :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = (2.0/(length+1))*((0.5*(length-1.0))-fabs(n-0.5*(length-1.0)))  ; } break;
                    case WINDOW_BARTLETT :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = (2.0/(length-1))*((0.5*(length-1.0))-fabs(n-0.5*(length-1.0)))  ; } break;
                    case WINDOW_GAUSSIAN :
                        {
                            double fi = 0.5;
                            for (int n = 0; n < length; n++)
                            {
                                double inner = (n-0.5*(length-1))/(0.5*fi*(length-1));
                                double indice = -0.5*inner*inner;
                                buffer[n] = exp(indice);
                            }
                            break;
                        }
                    case WINDOW_BARTLETT_HANN :
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = 0.62-0.48*fabs((double)n/(length-1.0)-0.5)-0.48*cos(M_PI*2.0*n/(length-1));} break;
                    case WINDOW_BLACKMAN :
                        {
                            double alpha = 0.16;
                            double a0 = 0.5*(1.0-alpha);
                            double a1 = 0.5;
                            double a2 = 0.5*alpha;
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = a0 - a1*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)) + a2*cos(M_PI*4.0*n/(length-1));} break;
                        }
                    case WINDOW_NUTALL :
                        {
                            double a0 = 0.355768;
                            double a1 = 0.487396;
                            double a2 = 0.144232;
                            double a3 = 0.012604;
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = a0 - a1*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)) + a2*cos(M_PI*4.0*n/(length-1)) - a3*cos(M_PI*6.0*n/(length-1));} break;
                        }
        
                    case WINDOW_BLACKMAN_HARRIS :
                        {
                            double a0 = 0.35875;
                            double a1 = 0.48829;
                            double a2 = 0.14128;
                            double a3 = 0.01168;
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = a0 - a1*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)) + a2*cos(M_PI*4.0*n/(length-1)) - a3*cos(M_PI*6.0*n/(length-1));} break;
                        }
                    case WINDOW_BLACKMAN_NUTALL :
                        {
                            double a0 = 0.3635819;
                            double a1 = 0.4891775;
                            double a2 = 0.1365995;
                            double a3 = 0.0106411;
                            for (int n = 0; n < length; n++){ buffer[n] = a0 - a1*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)) + a2*cos(M_PI*4.0*n/(length-1)) - a3*cos(M_PI*6.0*n/(length-1));} break;
                        }
        
                    case WINDOW_FLATTOP :
                        {
                            double a0 = 1.0;
                            double a1 = 1.93;
                            double a2 = 1.29;
                            double a3 = 0.388;
                            double a4 = 0.032;
                            for (int n = 0; n < length; n++)
                            { buffer[n] =
                                a0 - a1*cos(M_PI*2.0*n/(length-1)) +
                                a2*cos(M_PI*4.0*n/(length-1)) -
                                a3*cos(M_PI*6.0*n/(length-1)) +
                                a4*cos(M_PI*8.0*n/(length-1));
                            } break;
                        }
                        default: break;
                    }
            }
        

        示例用法:

        computeWindow&lt;float&gt;(myFloatWindowBuffer, windowLength, WINDOW_NUTALL);

        【讨论】:

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