在 Java 中生成非正弦声音输出

Question

对于一个学校项目，我必须使用 Java 从我的计算机控制我的 RC 飞机。 我想要实现这一点的方法是通过 3.5 毫米电缆（遥控器的教练端口）将我的遥控器连接到我的 MacBookPro。

我必须与遥控器通信的方式是通过 PPm 信号，如下所示：

以下是有关 PPM 信号的更多信息： https://www.insecure.ws/2010/03/09/control-rc-aircrafts-from-your-computer-for-0/#toc-2

我现在想知道的是，如何使用 Java 生成所述 PPM 信号。 它必须是具有特定幅度的粗信号。

这里有人可以帮助我吗？

编辑：
让我在这里回答下面提出的一些问题：

那个网站解释得更好，我认为我能做到，但我还是会尝试。

我想用我的电脑控制我的遥控飞机。 现在，我只希望我的油门工作。其余的将在稍后进行。

每帧长 22.5 毫秒，因为这是 RC 东西使用的格式。 每帧由 8 个通道组成，它们之间有 0.4 毫秒的停顿，以及一个空白信号来填补剩余的时间。

每个通道的幅度为 1.3 伏，我将通过反复试验来实现（用我的音量播放，直到恼人的哔哔声停止），并且为 0.7 - 1.5 毫秒。

我想要实现的是有一个默认信号，7x 1.1ms 和 1x 0.7ms（所有舵机的中间位置为 7x，油门最小为 1x），当用户按下键盘上的按钮时会改变（ 1 会将油门的信号长度更改为 0.7 + 0.1 ms => 0.8ms）。在用户按下 0、1、2、3 或 4 之前，信号将不断重复（每 22.5 毫秒 1 帧），通道 1 的长度发生变化。

我已经在github 上发布了我目前所拥有的。

Answer 1

要按照你的要求去做，你必须：

1. 根据您的设置在 Java 中打开音频输出 - 适当的采样率、通道数等
2. 使用您的信号生成 PCM (WAV) 波形
3. 将生成的波形推入输出线

您还必须在您的操作系统中禁用任何形式的后处理，并检查您的声卡是否能够以指定的频率准确地生成信号。我没有任何在 MacBook 上使用 Java 处理声音的经验，但是看到 Windows 和/或声音驱动程序可能很不稳定，最好做好准备。

在 Java 中打开音频输出

要在 Java 中打开音频输出，您必须选择一种支持的音频格式，然后使用部分标准 JDK API 打开“源数据行”（音频输出）。

旁注：JDK 中的音频 API 在很长一段时间内都没有改变；它几乎没有什么不是必须自我描述或直观的。例如音频输出被称为“源数据线”，而音频输入被称为“目标数据线”。

这个 sn-p 应该可以帮助您使用 JDK API 打开默认音频输出：

import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.SourceDataLine;

[...]

// Constructs a Mono, 48kHz, 2-bytes per sample, one sample per frame format */
AudioFormat af = new AudioFormat( AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED, 48000.0f, 16, 1, 2, 48000.0f, true );

SourceDataLine output = AudioSystem.getSourceDataLine( af );
output.open();
output.start();  
// `output` should be ready for writing

生成信号的 PCM (WAV) 波形

您链接到的网站有 Python sn-p 应该会生成一个信号。如果这正是您想要的信号，您应该将该段代码重写为 Java。你说这是为了你的学校项目，从描述中我可以假设这是作业的主要部分，所以让我们把它作为练习留给读者 :-)

将生成的波形推入输出线

基本上，您必须将 PCM 样本写入音频输出：

// Initialization
final int byteBufferSizeBytes = AUDIO_BUFFER_SIZE_SAMPLES * af.getFrameSize();
byte bbuf[] = new byte[byteBufferSizeBytes];

// Inner loop
while ( output.isActive() ) {
    // Read/generate piece of your data here and write it into bbuf array

    // Write contents of bbuf (PCM samples) to audio output
    output.write( bbuf, 0, byteBufferSizeBytes );
}

个人插头

我前段时间编写了一个 Java 程序，它读取麦克风的输入，根据 ITU-R BS.1770-3 建议分析其感知响度，并在超过预设响度阈值时显示信息。它有一点 GUI，在 Windows 7 下它使用的 CPU 不到 1%。

代码在GitHub，但请注意，它是在通宵编写的，所以它可能不是 100% 一致的（老实说，我仍然认为我可以写得更好）。我建议您从 AudioProcessor 类开始，因为它会进行输入/输出初始化。