从Android获取超声波使用频率

Question

我想要从任何Android设备获取超声波，例如频率在18KHz和19KHz之间的超声波。

我使用下面的代码来计算频率，但它似乎并没有得到我正确的频率。我得到的频率停留在11 KHz和13KHz之间。

private void  calculateFrequency() 
{ 
    // 1 - Initialize audio 
    int channel_config = AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO; 
    int format = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; 
    int sampleRate = 8000; 
    int bufferSize = 2048; 

    if (bufferSize < AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channel_config, format)) 
     bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channel_config, format); 
    AudioRecord audioInput = new AudioRecord(AudioSource.MIC, sampleRate, channel_config, format, bufferSize); 

    // 2 - Get sound 
    byte[] audioBuffer = new byte[bufferSize]; 
    audioInput.startRecording(); 
    int nbRead = audioInput.read(audioBuffer, 0, bufferSize); 
    audioInput.stop(); 
    audioInput.release(); 

    // 3 - Transform to double array 
    double[] micBufferData = new double[bufferSize]; 
    final int bytesPerSample = 2; // As it is 16bit PCM 
    final double amplification = 100.0; // choose a number as you like 
    for (int index = 0, floatIndex = 0; index < nbRead - bytesPerSample + 1; index += bytesPerSample, floatIndex++) { 
     double sample = 0; 
     for (int b = 0; b < bytesPerSample; b++) { 
      int v = audioBuffer[index + b]; 
      if (b < bytesPerSample - 1 || bytesPerSample == 1) { 
       v &= 0xFF; 
      } 
      sample += v << (b * 8); 
     } 
     double sample32 = amplification * (sample/32768.0); 
     micBufferData[floatIndex] = sample32; 
    } 

    // 4 - Create complex array 
    Complex[] fftTempArray = new Complex[bufferSize]; 
    for (int i=0; i<bufferSize; i++) 
    { 
     fftTempArray[i] = new Complex(micBufferData[i], 0); 
    } 

    // 5 - Calculate FFT 
    Complex[] fftArray = FFT.fft(fftTempArray); 

    // 6 - Calculate magnitude 
    double[] magnitude = new double[bufferSize/2]; 
    for (int i = 0; i < (bufferSize/2); i++) 
    { 
     magnitude[i] = Math.sqrt(fftArray[i*2].re() * fftArray[i*2].re() + fftArray[i*2].im() * fftArray[i*2].im()); 
    } 

    // 7 - Get maximum magnitude 
    double max_magnitude = -1; 
    for (int i = 0; i < bufferSize/2; i++) 
    { 
     if (magnitude[i] > max_magnitude) 
     { 
      max_magnitude = magnitude[i]; 
     } 
    } 

    // 8 - Calculate frequency 
    int freq = (int)(max_magnitude * sampleRate/bufferSize); 

    ((TextView) findViewById(R.id.textView1)).setText("FREQUENCY = " + freq + "Hz"); 
} 

我使用两部手机：一个发送超声波与this app，另一个得到这个超声波。 我用这个question作为起始点，我接受了FFT和复杂类。

我的代码有什么问题？

Answer 1

为了得到正确的无锯齿频率估计值，必须使用比音频输入中的最高频率高两倍的采样率（可能大10％至20％以避免滤波器滚降），因此是您想要找到的最高频率的两倍以上。

这是由于采样定理所需的奈奎斯特率。

所以，如果你想找到一个19千赫的信号，就需要一个接近48000的采样率。

Answer 2

步骤7和8是不完全正确 - 你需要为了与最大的幅度为使用FFT仓的指数确定频率：

// 7 - Get maximum magnitude 
    double max_magnitude = -1; 
    int max_magnitude_index = -1; 
    for (int i = 0; i < bufferSize/2; i++) 
    { 
     if (magnitude[i] > max_magnitude) 
     { 
      max_magnitude = magnitude[i]; 
      max_magnitude_index = i; 
     } 
    } 

    // 8 - Calculate frequency 
    int freq = (int)(max_magnitude_imdex * sampleRate/bufferSize); 

并经@ hotpaw2，指出您的采样率在8 kHz时太低 - 至少需要44.1 kHz，最好是48 kHz。