在Java中生成正弦波时背景噪声

Question

当我运行以下代码时，我的后台出现轻微失真（听起来像嗡嗡声）。由于其微妙的性质，它使人相信字节转换会发生某种混叠。

音频格式= PCM_SIGNED 44100.0 Hz，16位，立体声，4字节/帧，大端

注意 ：代码暂时假设数据是大端的。

public static void playFreq(AudioFormat audioFormat, double frequency, SourceDataLine sourceDataLine)
{
    System.out.println(audioFormat);
    double sampleRate = audioFormat.getSampleRate();
    int sampleSizeInBytes = audioFormat.getSampleSizeInBits() / 8;
    int channels = audioFormat.getChannels();

    byte audioBuffer[] = new byte[(int)Math.pow(2.0, 19.0) * channels * sampleSizeInBytes];

    for ( int i = 0; i < audioBuffer.length; i+=sampleSizeInBytes*channels )
    {
        int wave = (int) (127.0 * Math.sin( 2.0 * Math.PI * frequency * i / (sampleRate * sampleSizeInBytes * channels) )  );

        //wave = (wave > 0 ? 127 : -127);

        if ( channels == 1 )
        {
            if ( sampleSizeInBytes == 1 )
            {
                audioBuffer[i] = (byte) (wave);
            }

            else if ( sampleSizeInBytes == 2 )
            {
                audioBuffer[i] = (byte) (wave);
                audioBuffer[i+1] = (byte)(wave >>> 8);
            }
        }

        else if ( channels == 2 )
        {
            if ( sampleSizeInBytes == 1 )
            {
                audioBuffer[i] = (byte) (wave);
                audioBuffer[i+1] = (byte) (wave);
            }

            else if ( sampleSizeInBytes == 2 )
            {
                audioBuffer[i] = (byte) (wave);
                audioBuffer[i+1] = (byte)(wave >>> 8);

                audioBuffer[i+2] = (byte) (wave);
                audioBuffer[i+3] = (byte)(wave >>> 8);
            }
        }
    }

    sourceDataLine.write(audioBuffer, 0, audioBuffer.length);
}

Answer 1

您的评论说该代码假定为大端字节序。

从技术上讲，您 实际上是 在输出Little-endian，但这并不重要，因为通过幸运的怪癖，您的最高有效字节始终为0。

编辑：进一步解释-当您的值最大为127时，您应该正在编写（0x00，0x7f），但是代码的实际输出为（0x7f，0x00），即32512。这恰好在附近适当的
16位 最大值32767，但低8位全为零。最好始终使用32767作为最大值，然后根据需要舍弃低8位。

这意味着即使您正在输出16位数据，有效分辨率也仅为8位。这似乎是造成音质不足的原因。

我制作了一个代码版本，将原始数据转储到文件中，并且由于移位本身而看不到其他任何错误。没有符号或丢失位的意外变化，但是嗡嗡声与8位采样质量一致。

另外，如果您根据采样数计算波动方程，然后分别担心字节偏移，那么数学上的值会变得容易多了：

int samples = 2 << 19;
byte audioBuffer[] = new byte[samples * channels * sampleSizeInBytes];

for ( int i = 0, j = 0; i < samples; ++i )
{
    int wave = (int)(32767.0 * Math.sin(2.0 * Math.PI * frequency * i / sampleRate));
    byte msb = (byte)(wave >>> 8);
    byte lsb = (byte) wave;

    for (int c = 0; c < channels; ++c) {
        audioBuffer[j++] = msb;
        if (sampleSizeInBytes > 1) {
            audioBuffer[j++] = lsb;
        }
    }
 }