Как выполнить низкочастотную и высокочастотную фильтрацию аудио в Java с помощью массива Double[]

Вопрос или проблема

import StdAudio.*; 

public class PassAudio
{

public static int RawData;
public static double SmoothData;
public static double LPF_Beta = 0.025; // 0<ß<1

    public static void main(String[] args) 
    {
        //читаем файл и преобразуем его в массив double

        double[] music = 

        StdAudio.read("https://introcs.cs.princeton.edu/java/stdlib/BaseDrum.wav");

        double [] lowPassedAudio = new double [music.length];

        //низкочастотная фильтрация аудио
        for(int i = 0; i < music.length; i++)
        {
                //высокочастотная/низкочастотная фильтрация данных аудио
                 lowPassedAudio [i] = lowPassedAudio [i] - (LPF_Beta * 
                (lowPassedAudio [i] - music));
        }
        StdAudio.play(lowPassedAudio);                    
    }
}

public static void main(String[] args) {
    double[] music = StdAudio.read("https://introcs.cs.princeton.edu/java/stdlib/BaseDrum.wav");

    double[] lowPassedAudio = new double[music.length];

    lowPassedAudio[0] = music[0];

    for (int i = 1; i < music.length; i++) {
        lowPassedAudio[i] = lowPassedAudio[i - 1] + LPF_Beta * (music[i] - lowPassedAudio[i - 1]);
    }

    StdAudio.play(lowPassedAudio);
}

Ответ или решение

Чтобы выполнить фильтрацию аудиоданных с помощью низкочастотного и высокочастотного фильтра в Java, используя массивы типа double[], следуйте приведенным ниже шагам. Мы воспользуемся библиотекой StdAudio для чтения и воспроизведения аудиофайлов.

1. Чтение .wav файла и преобразование в массив double[]

Прежде всего, вам нужно загрузить аудиофайл и преобразовать его в массив с плавающей запятой (типа double[]). Ниже приведён пример кода:

import StdAudio.*;

public class PassAudio {
    public static double LPF_Beta = 0.025; // Коэффициент для низкочастотного фильтра

    public static void main(String[] args) {
        // Чтение файла и преобразование в массив double[]
        double[] music = StdAudio.read("https://introcs.cs.princeton.edu/java/stdlib/BaseDrum.wav");

        // Применение низкочастотного фильтра
        double[] lowPassedAudio = applyLowPassFilter(music, LPF_Beta);

        // Воспроизведение отфильтрованного аудио
        StdAudio.play(lowPassedAudio);
    }

    // Метод для применения низкочастотного фильтра
    public static double[] applyLowPassFilter(double[] music, double beta) {
        double[] lowPassedAudio = new double[music.length];

        // Начальное значение
        lowPassedAudio[0] = music[0];

        // Цикл для фильтрации
        for (int i = 1; i < music.length; i++) {
            lowPassedAudio[i] = lowPassedAudio[i - 1] + beta * (music[i] - lowPassedAudio[i - 1]);
        }

        return lowPassedAudio;
    }
}

2. Применение высокочастотного фильтра

Аналогично, мы можем создать метод для высокочастотного фильтра, который будет использовать обратный подход, чтобы устранить низкие частоты:

// Метод для применения высокочастотного фильтра
public static double[] applyHighPassFilter(double[] music, double beta) {
    double[] highPassedAudio = new double[music.length];

    // Начальное значение
    highPassedAudio[0] = music[0];

    // Цикл для фильтрации
    for (int i = 1; i < music.length; i++) {
        highPassedAudio[i] = beta * (highPassedAudio[i - 1] + music[i] - music[i - 1]);
    }

    return highPassedAudio;
}

3. Вызов фильтров в основной программе

Вы можете вызвать оба метода фильтрации из метода main для использования в зависимости от ваших потребностей:

public static void main(String[] args) {
    // Чтение файла и преобразование в массив double[]
    double[] music = StdAudio.read("https://introcs.cs.princeton.edu/java/stdlib/BaseDrum.wav");

    // Применение низкочастотного фильтра
    double[] lowPassedAudio = applyLowPassFilter(music, LPF_Beta);
    // Воспроизведение низкочастотного аудио
    StdAudio.play(lowPassedAudio);

    // Применение высокочастотного фильтра
    double[] highPassedAudio = applyHighPassFilter(music, LPF_Beta);
    // Воспроизведение высокочастотного аудио
    StdAudio.play(highPassedAudio);
}

Детали реализации

• В коде для низкочастотного фильтра используется параметр beta, который контролирует степень фильтрации. Значение beta должно находиться в диапазоне (0, 1), где более низкие значения приведут к более сильной фильтрации.
• Высокочастотный фильтр реализует простую схему, которая использует разность между текущим и предыдущим значением сигнала, чтобы выделить высокие частоты.

Заключение

Этот код предоставляет основную структуру для выполнения низкочастотной и высокочастотной фильтрации аудио в Java. Вы можете регулировать коэффициенты фильтров и настраивать фильтрацию в зависимости от ваших аудиотреков. Не забудьте добавить библиотеку StdAudio в ваш проект для успешного запуска этого кода.