Audio 麦克风的低频分量过大

我使用knowles sph0645lm4h-b话筒采集数据，这是一种24位PCM格式，具有18个数据预测。然后，24位PCM数据被截断为18位数据，因为根据规范，最后6位始终为0。之后，18位数据存储为32位无符号整数。当MSB位为0时，表示它是正整数；当MSB位为0时，表示它是负整数

在那之后，我发现所有的数据都是肯定的，无论我用哪种声音来测试。我用一个双频测试了它，并做了FFT，然后我发现结果几乎是正确的，除了0-100Hz的较低频率更大。但是我用数据重建了声音，这是我用于FFT算法的。重建的声音几乎正确，但带有噪音

我使用一个缓冲区来存储麦克风数据，该数据通过DMA传输。缓冲区是

uint16_t fft_buffer[FFT_LENGTH*4]

DMA配置如下所示：

DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&(SPI2->DR);
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)fft_buffer;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = FFT_LENGTH*4;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;

0ec40000
0ec48000
0ec50000
0ec60000
0ec60000
0ec5c000
...    
0cf28000
0cf20000
0cf10000
0cf04000
0cef8000
0cef0000
0cedc000
0ced4000
0cee4000
0ced8000
0cec4000
0cebc000
0ceb4000
....    
0b554000
0b548000
0b538000
0b53c000
0b524000
0b50c000
0b50c000
...

从缓冲区提取数据，截断为18位，扩展为32位，并存储在fft_整数处：

int32_t fft_integer[FFT_LENGTH];

fft_缓冲区存储来自一个通道的原始数据和来自另一个通道的冗余数据。原始数据存储在数组的两个元素，如fft_缓冲区[4]和fft_缓冲区[5]，它们都是16位。fft_整数只存储来自一个通道的数据，每个数据取32位。这就是为什么fft_缓冲阵列的大小为[fft_长度*4]。2个元素用于来自一个通道的数据，2个元素用于另一个通道。但对于fft_整数，fft_整数数组的大小是fft_长度。因为来自一个通道的数据被存储，并且18位可以存储在一个int32_t类型的元素中

for (t=0;t<FFT_LENGTH*4;t=t+4){
    uint8_t  first_8_bits, second_8_bits, last_2_bits;
    uint32_t store_int;
    /* get the first 8 bits, middle 8 bits and last 2 bits, combine it to a new value */
    first_8_bits = fft_buffer[t]>>8;
    second_8_bits = fft_buffer[t]&0xFF;
    last_2_bits = (fft_buffer[t+1]>>8)>>6;

    store_int = ((first_8_bits <<10)+(second_8_bits <<2)+last_2_bits);

    /* convert it to signed integer number according to the MSB of value
     * if MSB is 1, then set all the bits before MSB to 1
     */
    const uint8_t negative = ((store_int & (1 << 17)) != 0);
    int32_t nativeInt;
    if (negative)
        nativeInt = store_int | ~((1 << 18) - 1);
    else
        nativeInt = store_int;

    fft_integer[cnt] = nativeInt;
    cnt++;
}

内存中的原始数据：

c4 0e ff 00
c5 0e ff 40
...
52 0b ff c0
50 0b ff c0

c4 0e ff 00
c5 0e ff 40
...
52 0b ff c0
50 0b ff c0

---

我将其用作小端元。

原始数据中从DC开始的大低频分量是由于错误地将24位2的补码样本转换为

int32\t

而导致的大DC偏移。直流偏移是听不见的，除非它导致剪辑或算术溢出发生。100Hz以下的低频率实际上并不存在，这只是FFT对强直流（0Hz）元件响应的人工制品。这就是为什么你听不到任何低频

下面我已经尽可能清楚地陈述了一些假设，这样答案也许可以根据实际情况进行调整

鉴于：

内存中的原始数据：

c4 0e ff 00
c5 0e ff 40
...
52 0b ff c0
50 0b ff c0

c4 0e ff 00
c5 0e ff 40
...
52 0b ff c0
50 0b ff c0

我把它当作小endian

及

2个元素用于来自一个通道的数据，2个元素用于另一个通道

鉴于随后的评论：

fft_缓冲区[0]存储较高的16位，fft_缓冲区[1]存储较低的16位

那么，数据实际上是跨端的，例如：

c4 0e ff 00

然后

重建样本应为：

0x00ff0ec4

然后，转换是将

fft\u buffer

重新解释为32位数组，交换16位字顺序，然后移动符号位到

int32\u t

符号位位置，并（可选）重新缩放，例如：

c4 0e ff 00 => 0x00ff0ec4
0x00ff0ec4<< 8    = 0xff0ec400
0xff0ec400/ 16384 = 0xffff0ec4(-61756)

c4 0e ff 00=>0x00ff0ec4
0x00ff0ec4 16；
// ... 从24位到32位2的补码和重缩放到
//保持原始震级。复制到单通道
//fft\u整数数组。
fft_integer[t/2]=（示例，您希望我们对此做些什么？您不显示代码，不能保证硬件正确（此处不涉及主题），不提供任何相关信息。“带噪声”甚至都不是主观的。量化？多少分贝？你看过相关设备的数据表了吗？电源噪声是什么？信噪比？…你的问题是什么？这是我第一次在堆栈溢出中。很抱歉，描述模糊。我再次编辑了这个问题。现在可能更好了。数据是如何包装在
fft\u integer
，y中的ou从一个32位字中提取16位，从另一个32位字中提取2位。这看起来不太可能。fft_整数中压缩的数据是8位8位2位（这里的所有精度）。我的DMA是这样配置的，每次传输16位数据时，正如我在可变fft_缓冲区中所示，这意味着为了接收24位PCM，DMA需要两次。fft_缓冲区包含原始数据。为了减少fft_缓冲区中不必要的数据，如来自一个通道的数据是有效数据，另一个通道是冗余的。i将其存储在fft_整数中。可能我没有清楚地描述它。由于fft_缓冲区是uint16_t类型，fft_缓冲区[0]存储较高的16位，fft_缓冲区[1]存储较低的16位。示例50 0b ff c0应解释为0b 50 c0 ff作为PCM格式的数据。因为50 0b属于较高的16位，而c0 ff属于较低的16位。您的算法非常好。令人惊讶。如果较低的16位位于较高的地址中，则这不是小的尾端。每个16位都是小的尾端，但元素顺序是big-endian。它实际上是cross-endian。Fill修复答案。它是cross-endian吗？你给了我一个很好的方向。DMA将每个16位数据传输到内存中。这些数据在内存中是如何组织的。也许我误解了DMA的工作原理。@WilliWu：是的；SPI按照机器顺序处理单个16位传输，但是麦克风按相反的顺序对每个样本进行两次传输。16位传输的位顺序由SPI接口定义，但连续传输的顺序由麦克风定义。因此，每个16位的字节顺序正确，但每个32位的16位字顺序错误。（我想-我可能错了）。
// Reinterpret DMA buffer as 32bit samples
int32_t* fft_buffer32 = (int32_t*)fft_buffer ;

// For each even numbered DMA buffer sample...
for( t = 0; t < FFT_LENGTH * 2; t += 2 )
{
    // ... swap 16 bit word order
    int32_t sample = fft_buffer32 [t] << 16 | 
                     fft_buffer32 [t] >> 16 ;

    // ... from 24 to 32 bit 2's complement and rescale to
    //     maintain original magnitude. Copy to single channel
    //     fft_integer array.
    fft_integer[t / 2] = (sample << 8) / 16384 ;
}