今天給大伙們帶來一款開發(fā)板，名字叫STM32F746DISCO，是云漢社區(qū)送給我評(píng)測的，我用它做了個(gè)音頻信號(hào)分析器。

其實(shí)，我在云漢還有另一個(gè)昵稱，叫做MC老徐，就是業(yè)余時(shí)間喜歡玩點(diǎn)freestyle，比如瞎彈或者瞎唱個(gè)調(diào)調(diào)。

當(dāng)然，這些調(diào)調(diào)都是我現(xiàn)場即興瞎編的。比如這個(gè)螢火蟲板子的這個(gè)測試http://www.ickey.cc/e/video/detail/107.html

你會(huì)發(fā)現(xiàn)2分40秒時(shí)候，背景音樂竟然從《千本櫻》變成了《極樂凈土》，然后4分00秒又變成了《aLIEz》

我老婆說我唱歌雖然習(xí)慣性跑調(diào)，但是嗓音很有磁性。

我覺得老婆說得對。。。。。

但是“磁性”這個(gè)詞語太玄幻，我們應(yīng)該用一個(gè)更準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)來定義這個(gè)“磁性”。我覺得我這種特殊的嗓音是來自喉腔管道引入的高次諧波失真。

“高次諧波失真”這個(gè)詞可能太嚴(yán)肅了，在音樂界，這種由音腔引起的諧波失真還有個(gè)更美妙的名字，叫做泛音。比如我們夸某某樂器的聲音好聽，常會(huì)夸它泛音豐富。

當(dāng)然，我不能這么恬不知恥地，平白無故地自己夸自己“泛音豐富”。

作為一個(gè)有節(jié)操有底線的物理博士，我需要用科學(xué)方法來自證清白。

為了證明自己嗓音真的是“泛音豐富”，我記錄了自己用“啊”音唱小字一組C音（約260赫茲）時(shí)候的數(shù)據(jù)，然后用快速傅里葉算法分析了頻譜。

這里非常感謝數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家傅里葉為我們提供的好工具。

我終于把信號(hào)分析器做出來了。結(jié)果表明，我的泛音確實(shí)很豐富。除了基頻260赫茲附近的根音，泛音一直延伸到了一千赫茲以上。

程序代碼是這樣的。

先定義（快速傅里葉變換）FFT時(shí)候需要用到的參數(shù)。

然后定義繪圖坐標(biāo)軸的位置和顏色

接著繪制按鈕

麥克風(fēng)收到的音頻信號(hào)存入sn數(shù)組變量

把sn數(shù)組畫一下，這個(gè)是波形圖

最后做快速傅里葉變換，從時(shí)域空間轉(zhuǎn)換為頻域空間，并畫個(gè)頻譜圖。

接著，我把程序編譯出一個(gè)bin文件，并燒寫到了板子上。

為了驗(yàn)證這個(gè)項(xiàng)目在各頻段下的穩(wěn)定性，我們要找個(gè)音準(zhǔn)好一點(diǎn)的設(shè)備來做測試音源。

我們打開Adobe公司的專業(yè)音頻處理軟件Audition，先新建一段空音軌。

然后填充標(biāo)準(zhǔn)440Hz正弦波，這個(gè)是模擬小字一組的A音。這個(gè)A音正是《小星星》開頭的那個(gè)“索索嘟嘟啦啦嗦”里的那個(gè)“嘟”音，唱歌時(shí)候經(jīng)常會(huì)用到的。

然后讓電腦的揚(yáng)聲器播放這段聲音。板子的麥克捕獲這段聲音并做FFT。

我們看看分析結(jié)果?？梢詮膱D里發(fā)現(xiàn)440Hz那兒功率比較大。

然后，我們再生成一段1千赫茲正弦波的聲音。

同樣地，揚(yáng)聲器播放這個(gè)聲音。板子的麥克風(fēng)捕獲，并做FFT。下圖中的數(shù)據(jù)非常漂亮。

我們再試試更高的頻率。生成一段3千赫茲的正弦波形。

同樣的套路，電腦揚(yáng)聲器播放，然后板子采集并FFT。

分析結(jié)果仍然非常漂亮。很準(zhǔn)確地捕獲到3千赫茲那個(gè)信號(hào)。

如果聲音更復(fù)雜一些呢，比如來個(gè)和弦。

我們以1千赫茲作為根音，做個(gè)復(fù)雜的和弦。

這次要發(fā)出來的聲音復(fù)雜了。信號(hào)的波形圖和頻譜圖是這樣的。

揚(yáng)聲器發(fā)聲。然后，板子麥克風(fēng)采集并做FFT。下圖是數(shù)據(jù)分析結(jié)果，很準(zhǔn)，完全符合預(yù)期。

以上測試可以驗(yàn)證我們這個(gè)音頻信號(hào)分析器的性能是正常的。

另外，我那個(gè)被測出來嗓音“泛音豐富”的結(jié)果，也真實(shí)有效。