Java Music Player

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三下Java的期末專題，利用Java進行數位訊號的處理。
github連結

簡介

就是用Java讀Wav檔案進行加速、減速、大小聲調整、即時預覽播放、存檔、等化器、和弦偵測。

作者

1. 陳舫慶
2. 許惟傑

功能＆原理ㄅ

1. 讀取Wav檔案

   • 利用buffer[]讀入指定數量的16進位（每個項目的長度不同），讀至data chunk結束為止。
   • CODE

     input = new FileInputStream(fileName);
     byte[] buffer_four = new byte[4];
     input.read(buffer_four);
     

   • 讀入signal data 轉成十進位並存在ArrayList[]中，得到時域離散訊號
   • 詳情請見WavFile.java <- 自認寫很好 吧（？）

2. 儲存音訊

   • 將ArrayList[]中的訊號存入Wav檔中。
   • CODE

      AudioFormat:            宣告你要儲存的參數（sampleRate, 聲道數等等）
      byte[] buffer:          將ArrayList中資料一次一次抓出來
      ByteArrayOutputStream:  將buffer讀出的byte塞進去（append）
      AudioInputStream:       格式參數連同資料一起塞進去
      AudioSystem.write:      輸入AudioInputStream且輸出wav檔
     

3. 播放音訊

   • 利用javafx 的media player讀Wave File，再播放出來><
     ->無法撥放即時修改的sample，所以捨棄
   • 寫一個能即時撥放修改過的sample的播放功能
   • 類似儲存Wav檔，只是最後將東西（byte[] buffer）輸入SourceDataLine 即可有撥放的功能
   • CODE

      //設定參數
      AudioFormat audioFormat = new AudioFormat(WavFile.getSampleRate(), WavFile.getBitsPerSample(),WavFile.getNumChannels(), true, true);
      DataLine.Info info = new DataLine.Info(SourceDataLine.class, audioFormat);
      SourceDataLine soundLine = (SourceDataLine) AudioSystem.getLine(info);
      soundLine.open(audioFormat, bufferSize);
      //開始塞data進去
      soundLine.start();      
     

4. 簡易音訊編輯

   • 聲音放大縮小、加速減速 <- 直接對ArrayList[]做修改
   • 選取段落播放、剪下、刪除
   • CODE

      for(int i=0; i<signal[0].size(); i++){
           signal[0].set(i, signal[0].get(i)* 0);
      }
     

5. Equalizer 等化器

   • 利用fft將時域訊號轉成頻域離散訊號，對特定的將圖形等化器的增減益(dB)在ArrayList上操作，再由ifft將頻域訊號轉回時域訊號撥放。
   • EQ的樣子><
     

6. 和弦辨識

   • 利用fft將時域訊號轉成頻域訊號，先找出根音（C2~B2之間強度最大的），再將所有音階音的訊號強度排列出來，看是否能對應出和弦（Major, minor, dim）。
     -> 只適用於簡單不複雜的音樂。
   • 成果（拿let her go 前奏作為測試對象，結果都有偵測到）
     

7. Beat Detection

   • 原本打算利用每一區間內最大能量判別拍點，但效果不佳，也來不及嘗試更好的辦法，以後有空再說哈哈哈。

心得

1. 要從Wav 檔中讀出資料，過程繁瑣。
2. 要做fourier transform並對聲音訊號做調整，常常花很多時間還不知道自己到底轉出了什麼，尤其有些還要轉回來(inverse)。
3. 要在眾多頻域訊號只提取或操作需要的頻率，存檔、讀檔、播放的功能要額外寫。
4. EQ不會調。
5. 其實後來發現我們用git的方法有點怪，是各自寫完功能後pr給對方，所以就常常conflict，下次再改進哈哈哈。

結果

拿了個佳作。

reference

1. FFT algorithm
2. Wav File