QT 快速傅里叶绘制QMediaPlayer频谱完整代码

以下是一个完整的示例代码，演示如何使用Qt和快速傅里叶变换来绘制QMediaPlayer的频谱。

#include <QApplication>
#include <QMediaPlayer>
#include <QAudioProbe>
#include <QAudioBuffer>
#include <QAudioFormat>
#include <QMainWindow>
#include <QVBoxLayout>
#include <QChart>
#include <QLineSeries>
#include <QValueAxis>
#include <QChartView>
#include <QTimer>

#include <fftw3.h>

QT_CHARTS_USE_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr)
        : QMainWindow(parent)
    {
        // 创建垂直布局
        QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout();

        // 创建图表和序列
        m_chart = new QChart();
        m_series = new QLineSeries();
        m_chart->addSeries(m_series);

        // 创建X轴和Y轴
        QValueAxis *axisX = new QValueAxis();
        axisX->setRange(0, 20000);
        axisX->setTickCount(5);
        axisX->setLabelFormat("%g Hz");
        m_chart->addAxis(axisX, Qt::AlignBottom);
        m_series->attachAxis(axisX);

        QValueAxis *axisY = new QValueAxis();
        axisY->setRange(0, 100);
        m_chart->addAxis(axisY, Qt::AlignLeft);
        m_series->attachAxis(axisY);

        // 创建图表视图并添加到布局中
        QChartView *chartView = new QChartView(m_chart);
        chartView->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
        layout->addWidget(chartView);

        // 设置布局为主窗口的中心部分
        QWidget *widget = new QWidget(this);
        widget->setLayout(layout);
        setCentralWidget(widget);

        // 创建媒体播放器和音频探测器
        m_player = new QMediaPlayer();
        m_probe = new QAudioProbe();
        m_probe->setSource(m_player);

        // 连接音频探测器的数据可用信号与处理槽
        connect(m_probe, &QAudioProbe::audioBufferProbed, this, &MainWindow::processBuffer);

        // 打开媒体文件并开始播放
        m_player->setMedia(QUrl::fromLocalFile("test.mp3"));
        m_player->play();

        // 创建定时器，每100毫秒刷新一次图表
        QTimer *timer = new QTimer(this);
        connect(timer, &QTimer::timeout, this, &MainWindow::updateChart);
        timer->start(100);
    }

private slots:
    void processBuffer(const QAudioBuffer &buffer)
    {
        // 获取音频格式和数据
        const QAudioFormat format = buffer.format();
        const qint64 duration = buffer.duration();
        const qint64 sampleCount = duration / 1000 * format.sampleRate() * format.channelCount();
        const quint16 *data = buffer.constData<quint16>();

        // 分配内存
        fftw_complex *in = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * sampleCount);
        fftw_complex *out = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * sampleCount);
        fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d(sampleCount, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);

        // 复制数据并进行窗口函数处理
        for (int i = 0; i < sampleCount; i++) {
            double window = 0.54 - 0.46 * qCos(2 * M_PI * i / (sampleCount - 1));
            in[i][0] = data[i] * window;
            in[i][1] = 0;
        }

        // 执行快速傅里叶变换，得到频谱数据
        fftw_execute(plan);
        QVector<QPointF> points(sampleCount / 2);
        for (int i = 0; i < sampleCount / 2; i++) {
            double freq = i * format.sampleRate() / sampleCount;
            double magnitude = 20 * qLn(qSqrt(qPow(out[i][0], 2) + qPow(out[i][1], 2)));
            points[i] = QPointF(freq, magnitude);
        }

        // 更新序列的数据
        m_series->replace(points);

        // 释放内存
        fftw_destroy_plan(plan);
        fftw_free(in);
        fftw_free(out);
    }

    void updateChart()
    {
        // 更新图表的坐标轴范围
        const qreal maxX = m_series->points().last().x();
        m_chart->axisX()->setRange(maxX - 20000, maxX);
    }

private:
    QMediaPlayer *m_player;
    QAudioProbe *m_probe;
    QChart *m_chart;
    QLineSeries *m_series;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

在这个示例代码中，我们使用了FFTW库来进行快速傅里叶变换。在处理每个音频缓冲区时，我们首先计算出采样数，然后分配内存，并将数据复制到输入数组中。接着，我们对每个采样点应用了一个汉宁窗口函数，并使用FFTW执行了快速傅里叶变换。最后，我们计算了每个频率对应的幅度，并将其作为点添加到QLineSeries中。在定时器的槽函数中，我们更新了图表的X轴范围，以保持最新的频谱数据可见。