音频降噪算法 java

音频降噪算法是一种可以去除音频信号中噪声的技术，常见的算法有基于滤波、谱减法、小波变换等。下面介绍一种基于谱减法的音频降噪算法的 Java 实现。

1. 首先，读取音频文件并将其转换为数字信号。

AudioInputStream audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(new File(filePath));
byte[] audioBytes = new byte[(int) (audioInputStream.getFrameLength() * audioInputStream.getFormat().getFrameSize())];
audioInputStream.read(audioBytes);

int[] audioData = new int[audioBytes.length / 2];
for (int i = 0; i < audioData.length; i++) {
    audioData[i] = ((audioBytes[2 * i + 1] & 0xff) << 8) | (audioBytes[2 * i] & 0xff);
}

2. 对数字信号进行快速傅里叶变换（FFT）。

int fftSize = 1024;
FFT fft = new FFT(fftSize);
double[] window = new double[fftSize];
for (int i = 0; i < window.length; i++) {
    window[i] = 0.5 - 0.5 * Math.cos(2 * Math.PI * i / (window.length - 1));
}
double[] fftReal = new double[fftSize];
double[] fftImag = new double[fftSize];
for (int i = 0; i < audioData.length - fftSize; i += fftSize / 2) {
    for (int j = 0; j < fftSize; j++) {
        fftReal[j] = window[j] * audioData[i + j];
        fftImag[j] = 0.0;
    }
    fft.fft(fftReal, fftImag);
    // TODO: 对频谱进行处理
}

3. 对频谱进行处理，采用谱减法，去除噪声。

double[] noiseFloor = new double[fftSize];
double[] noiseCounter = new double[fftSize];
for (int i = 0; i < noiseFloor.length; i++) {
    noiseFloor[i] = Double.MAX_VALUE;
    noiseCounter[i] = 0.0;
}
for (int i = 0; i < audioData.length - fftSize; i += fftSize / 2) {
    for (int j = 0; j < fftSize; j++) {
        double spectrum = Math.sqrt(fftReal[j] * fftReal[j] + fftImag[j] * fftImag[j]);
        if (spectrum < noiseFloor[j]) {
            noiseFloor[j] = spectrum;
        }
        if (spectrum > noiseFloor[j] * 1.5) {
            noiseCounter[j] += 1.0;
        }
    }
}
double[] fftRealClean = new double[fftSize];
double[] fftImagClean = new double[fftSize];
for (int i = 0; i < audioData.length - fftSize; i += fftSize / 2) {
    for (int j = 0; j < fftSize; j++) {
        double spectrum = Math.sqrt(fftReal[j] * fftReal[j] + fftImag[j] * fftImag[j]);
        double noise = noiseFloor[j] + noiseCounter[j] * (spectrum - noiseFloor[j]) / (spectrum + 1e-8);
        fftRealClean[j] = (spectrum > noise) ? fftReal[j] : 0.0;
        fftImagClean[j] = (spectrum > noise) ? fftImag[j] : 0.0;
    }
    // TODO: 对去噪后的频谱进行处理
}

4. 对去噪后的频谱进行反变换，还原为音频信号。

for (int i = 0; i < audioData.length - fftSize; i += fftSize / 2) {
    fft.ifft(fftRealClean, fftImagClean);
    for (int j = 0; j < fftSize; j++) {
        audioData[i + j] += (int) (fftRealClean[j] / (fftSize / 2));
    }
}

以上就是基于谱减法的音频降噪算法的 Java 实现。需要注意的是，该算法只能去除噪声，不能恢复受损的音频信号。另外，实际应用中，可能需要根据具体情况对算法进行优化和改进。