java数字音频最强教程之lowpass、highpass的应用（保留人声）

数字音频滤波器的简单使用。

音视频处理都是比较复杂的，本章主要讲解javacv转码视频的时候，如果使得音频仅保留人声段，去除不必要的声音，其实很简单，不需要其他peak滤波器，只需要一组低通、高通滤波器即可（lowpass、highpass），接着往下看

图我手绘的有点丑，大概意思就是这样吧，lowpass只通过1000hz以内，highpass只通过800以上，一旦这两家伙合体，就进化成了黑色阴影部分，也就是声音只有800-1000hz，其他频率全部被抛弃了。

接下来直接看代码

这是其中的两个数字音频滤波算法，自由组合，可以用来切除声音

/*** 双二次滤波器之低通、高通* * @author ZJ**/
public class AudioFilter {double b0, b1, b2, a0, a1, a2;double x1, x2, y, y1, y2;/*** 采样率*/private float sample_rate = 44100f;/*** 中心频率*/private double center_freq = 0;/*** Q值*/private double Q = 1;public AudioFilter(float sample_rate, double center_freq) {super();this.sample_rate = sample_rate;this.center_freq = center_freq;}public AudioFilter(float sample_rate, double center_freq, double q) {super();this.sample_rate = sample_rate;this.center_freq = center_freq;Q = q;}/*** 低通滤波*/public void initLowpass() {Q = (Q == 0) ? 1e-9 : Q;double ov = 2 * Math.PI * center_freq / sample_rate;double sn = Math.sin(ov);double cs = Math.cos(ov);double alpha = sn / (2 * Q);b0 = (1 - cs) / 2;b1 = 1 - cs;b2 = (1 - cs) / 2;a0 = 1 + alpha;a1 = -2 * cs;a2 = 1 - alpha;gcompute();}/*** 高通滤波*/public void initHighpass() {Q = (Q == 0) ? 1e-9 : Q;double ov = 2 * Math.PI * center_freq / sample_rate;double sn = Math.sin(ov);double cs = Math.cos(ov);double alpha = sn / (2 * Q);b0 = (1 + cs) / 2;b1 = -(1 + cs);b2 = (1 + cs) / 2;a0 = 1 + alpha;a1 = -2 * cs;a2 = 1 - alpha;gcompute();}/*** 计算*/private void gcompute() {// a0归一化为1b0 /= a0;b1 /= a0;b2 /= a0;a1 /= a0;a2 /= a0;}/*** 过滤* * @param x* @return*/public double filter(double x) {y = b0 * x + b1 * x1 + b2 * x2 - a1 * y1 - a2 * y2;x2 = x1;x1 = x;y2 = y1;y1 = y;return y;}

在javacv中使用filter过滤

/*** java视频转码之音频滤波实现* * @author ZJ**/
public class JavacvStreamAudioFilter {static int sampleFormat;static int sampleRate;static int audioChannels;public static void start() throws IOException, ExecutionException, LineUnavailableException {FFmpegFrameGrabber grabber = new FFmpegFrameGrabber("d:/flv/file.mp4");grabber.start();FFmpegFrameRecorder recorder = new FFmpegFrameRecorder("d:/flv/out.flv", grabber.getImageWidth(), grabber.getImageHeight(), grabber.getAudioChannels());// 设置flv格式recorder.setFormat("flv");recorder.setFrameRate(25);// 设置帧率recorder.setGopSize(25);// 设置goprecorder.setVideoQuality(1);recorder.setVideoCodec(avcodec.AV_CODEC_ID_H264);// 这种方式也可以recorder.setAudioCodec(avcodec.AV_CODEC_ID_AAC);// 设置音频编码recorder.start();CanvasFrame canvas = new CanvasFrame("视频预览");// 新建一个窗口canvas.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);Frame frame = null;sampleFormat = grabber.getSampleFormat();sampleRate = grabber.getSampleRate();audioChannels = grabber.getAudioChannels();// 初始化扬声器final AudioFormat audioFormat = new AudioFormat(grabber.getSampleRate(), 16, grabber.getAudioChannels(), true,true);final DataLine.Info info = new DataLine.Info(SourceDataLine.class, audioFormat);final SourceDataLine soundLine = (SourceDataLine) AudioSystem.getLine(info);soundLine.open(audioFormat);soundLine.start();//线程池ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();// 低通滤波AudioFilter lowpass = new AudioFilter(sampleRate, 1000);lowpass.initLowpass();// 高通AudioFilter highpass = new AudioFilter(sampleRate, 800);highpass.initHighpass();// 只抓取图像画面for (; (frame = grabber.grab()) != null;) {// 判断是否是音频帧if (frame.samples != null) {// 一般音频都是16位非平面型左右声道在一个buffer中，如果不是得自己解析ShortBuffer channelSamples = (ShortBuffer) frame.samples[0];// 扬声器采样数据channelSamples.rewind();ByteBuffer bufferToSourceDataLine = ByteBuffer.allocate(channelSamples.capacity() * 2);// recorder采样数据channelSamples.rewind();ShortBuffer bufferToRecorder = ShortBuffer.allocate(channelSamples.capacity());for (int i = 0; i < channelSamples.capacity(); i++) {short val = channelSamples.get(i);/*** 滤波计算 可能是javacv的缘故，重新编码声音貌似有bug，偶尔会有噪音，我直接用java自己解析就不会，算法是没有问题的*/val = (short) lowpass.filter(val);val = (short) highpass.filter(val);bufferToSourceDataLine.putShort(val);bufferToRecorder.put(val);}/*** 写入到扬声器 并准备下一次读取*/try {executor.submit(new Runnable() {public void run() {soundLine.write(bufferToSourceDataLine.array(), 0, bufferToSourceDataLine.capacity());bufferToSourceDataLine.clear();}}).get();} catch (InterruptedException interruptedException) {Thread.currentThread().interrupt();}bufferToRecorder.rewind();recorder.recordSamples(sampleRate, audioChannels, bufferToRecorder);bufferToRecorder.clear();} else {// 画面帧直接录制/推流recorder.record(frame);// 显示画面canvas.showImage(frame);}}recorder.close();// close包含stop和release方法。录制文件必须保证最后执行stop()方法，才能保证文件头写入完整，否则文件损坏。grabber.close();// close包含stop和release方法canvas.dispose();soundLine.close();System.exit(0);}public static void main(String[] args) throws IOException, ExecutionException, LineUnavailableException {start();}

gitee地址

至此简单的音频滤波器功能实现了。

如果觉得可以，请随手点赞，Thanks♪(･ω･)ﾉ

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