JavaFX Media (4) Equalizer

等化器 (Equalizer) 原應用於通訊傳輸，由於信號經傳送路徑到接收器的過程中，常會受到干擾與遮蔽物阻擋而造成遮蔽效應，此效應將造成訊號錯誤，為了降低傳送通訊的錯誤率，因而對通訊兩端做估測，經由估測結果對通訊兩端做頻率補償以降低傳送錯誤率。現已運用於聲音處理，將聲音優化，以調整聲音適合某類曲風，例如搖滾樂、流行樂等。

等化器由數個不同頻率的音訊頻譜 (Audio Spectrum) 所組成，可使用MediaPlayer類別以下的方法處理頻譜：

• getAudioSpectrumInterval()：取得音訊頻譜的間隔，單位為秒。
• setAudioSpectrumInterval()：設定音訊頻譜的間隔。
• getAudioSpectrumNumBands()：取得音訊頻譜的頻帶 (Band) 數量。
• setAudioSpectrumNumBands()：設定音訊頻譜的頻帶數量，其中參數value須大於或等於2。
• getAudioSpectrumThreshold()：取得音訊頻譜的閾值 (Threshold)，單位為分貝。
• setAudioSpectrumThreshold()：設定音訊頻譜的閾值，其中參數value須小於或等於0。
• getAudioSpectrumListener()：取得音訊頻譜的事件Listener。
• setAudioSpectrumListener()：設定音訊頻譜的事件Listener。

請參考以下範例，示範如何處理頻譜與等化器，範例首先以自訂之Equalizer類別建立等化器，其中各頻譜以不同的顏色處理，範例以javafx.scene.paint.Stop類別設定各頻譜比率的顏色：

public class Equalizer extends VBox {   int maxValue;   int barCount;   double lastWidth = 0.0;   double lastHeight = 0.0;      public Equalizer(int maxValue, int barCount) {     this.maxValue = maxValue;     this.barCount = barCount;          setSpacing(1.0);     setAlignment(Pos.BOTTOM_CENTER);     setStyle("-fx-background-color: black; -fx-padding: 5;");          Stop[] stop = new Stop[5];     stop[0] = new Stop(0.2, Color.RED);     stop[1] = new Stop(0.4, Color.ORANGE);     stop[2] = new Stop(0.6, Color.YELLOW);     stop[3] = new Stop(0.8, Color.LIGHTGREEN);     stop[4] = new Stop(0.9, Color.GREEN);          for (int i = 0; i < barCount; i++) {       int color = (int)((double)i / (double)barCount * 255.0);       Rectangle rectangle = new Rectangle();       rectangle.setVisible(false);       rectangle.setFill(Utils.ladder(         Color.rgb(color, color, color), stop));       getChildren().add(rectangle);     }   }      public void setValue(double value) {     int barsLit = Math.min(       barCount, (int)Math.round(value/maxValue*barCount));     ObservableList<Node> lists = getChildren();     for (int i = 0; i < lists.size(); i++) {       lists.get(i).setVisible(i > barCount - barsLit);     }   }   ... }

接著由250 Hz開始分別建立七條等化器：

final Equalizer[] equalizer = new Equalizer[7]; Reflection reflection = new Reflection(); reflection.setFraction(1.0); for (int i = 0; i < equalizer.length; i++) {   equalizer[i] = new Equalizer(100, 20);   equalizer[i].setMaxWidth(50);   equalizer[i].setMaxHeight(200);   equalizer[i].setEffect(reflection);      GridPane.setHalignment(equalizer[i], HPos.CENTER);   gridpane.add(equalizer[i], i, 0); } gridpane.setTranslateX(120.0); // 取得音訊頻譜的閾值 final double minValue = mediaplayer.getAudioSpectrumThreshold(); final double[] norms = new double[equalizer.length];          double currentNorm = 0.05; for (int i = 0; i < norms.length; i++) {   norms[i] = 1 + currentNorm;   currentNorm *= 2; } // 取得音訊頻譜的頻帶數量 int bandCount = mediaplayer.getAudioSpectrumNumBands(); final int[] counts = new int[equalizer.length]; double startFreq = 250.0; double bandwidth = 22050.0 / bandCount; double currentSpectrumFreq = bandwidth / 2.0; double currentEQFreq = startFreq / 2.0; double currentCutoff = 0.0; int currentBucketIndex = -1; for (int i = 0; i < bandCount; i++) {   if (currentSpectrumFreq > currentCutoff) {     currentEQFreq *= 2;     currentCutoff = currentEQFreq + currentEQFreq / 2;     ++currentBucketIndex;     if (currentBucketIndex == counts.length) {       break;     }   }      ++counts[currentBucketIndex];   currentSpectrumFreq += bandwidth; }

此外，並以setAudioSpectrumListener()方法設定音訊頻譜的事件Listener，當音訊頻譜改變時，則更新頻譜比率長度：

// 設定音訊頻譜的事件Listener mediaplayer.setAudioSpectrumListener(new AudioSpectrumListener() {   @Override public void spectrumDataUpdate(double timestamp,    double duration, float[] magnitudes, float[] phases) {     int index = 0;     int bucketIndex = 0;     int currentBucketCount = 0;     double sum = 0.0;     while (index < magnitudes.length) {       sum += magnitudes[index] - minValue;       ++currentBucketCount;       if (currentBucketCount >= counts[bucketIndex]) {         equalizer[bucketIndex].setValue(sum / norms[bucketIndex]);         currentBucketCount = 0;         sum = 0.0;         ++bucketIndex;       }       ++index;     }   } });

【執行結果】

【參考資料】

[1] 黃嘉輝，深入研究JavaFX 2。
[2] 黃嘉輝，深入研究Java Swing。
[3] Java Official Web Site：http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html
[4] JavaFX：http://www.oracle.com/technetwork/java/javafx
[5] JavaFX 2.2 API Specification.
[6] Java Platform, Standard Edition 7 API Specification.

© Chia-Hui Huang