C++ 用C+绘制音频波形+/Qt

我有一个大学作业，用C++/Qt显示音频文件的波形。我们应该能够修改用于显示它的比例（以每个屏幕像素的音频样本表示）

到目前为止，我能够：

• 打开音频文件
• 阅读样本
• 以给定的比例绘制样本

为了以给定的比例绘制样本，我尝试了两种策略。假设N是刻度的值：

• 对于从0到窗口宽度的i，在屏幕像素i处绘制第i*n个音频样本。这是非常快速且时间恒定的，因为我们总是访问相同数量的音频数据点。
  但是，它不能正确表示波形，因为我们仅使用1个点的值来表示N个点。

• 对于从0到N*width的i，在屏幕位置i/（N*width）绘制第i个音频样本，让Qt找出如何在物理屏幕像素上正确表示该音频样本。
  绘制出非常漂亮的波形，但访问数据需要花费大量时间。例如，如果我想每像素显示500个样本，窗口宽度为100px，我必须访问50000个点，然后Qt将这些点绘制为100个物理点（像素）。

那么，我如何才能得到一个正确的音频数据图，可以快速计算？我应该为每个物理像素计算N个样本的平均值吗？我应该做一些曲线拟合吗？

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换句话说，当Qt/Matplotlib/Matlab/etc将数千个数据点绘制到数量非常有限的物理像素上时，会涉及什么样的操作？

仅仅因为我知道如何操作，并且我已经询问了stackoverflow的类似问题，我将参考。稍后我将提供代码

绘制波形是一个真正的问题。我花了半年多的时间试图解决这个问题！ 总而言之：

根据报告：

波形视图使用两种蓝色，一种较暗，一种较亮

• 波形的深蓝色部分显示像素所代表区域的最高峰值。在默认缩放级别，Audacity将 显示该像素宽度内的多个样本，因此该像素表示 组中声音最大的样本的值
• 波形的浅蓝色部分显示同一组样本的平均RMS（均方根）值。这是一个艰难的过程 这个区域的声音有多大的指南，但没有办法 单独提取或使用波形的RMS部分

因此，您只需尝试从数据块中获取重要信息。如果你反复这样做，你将有多个阶段，可用于绘图

我将在这里提供一些代码，请耐心等待，它正在开发中：

template<typename T>
class CacheHandler {
public:

    std::vector<T> data;
    vector2d<T> min, max, rms;

    CacheHandler(std::vector<T>& data) throw(std::exception);

    void addData(std::vector<T>& samples);

    /*
    irreversible removes data.
    Fails if end index is greater than data length
    */
    void removeData(int endIndex);

    void removeData(int startIndex, int endIndex);
};

模板
类缓存处理程序{
公众：
std：：矢量数据；
矢量2D最小值、最大值、均方根值；
CacheHandler（std:：vector&data）抛出（std:：exception）；
void addData（标准：：向量和样本）；
/*
不可逆删除数据。
如果结束索引大于数据长度，则失败
*/
无效删除数据（内部索引）；
void removeData（intstartindex，intendindex）；
};

使用此选项：

template<typename T>
inline WaveformPane::CacheHandler<T>::CacheHandler(std::vector<T>& data, int sampleSizeInBits) throw(std::exception)
{
    this->data = data;
    this->sampleSizeInBits = sampleSizeInBits;
    int N = log(data.size()) / log(2);
    rms.resize(N); min.resize(N); max.resize(N);
    rms[0] = calcRMSSegments(data, 2);
    min[0] = getMinPitchSegments(data, 2);
    max[0] = getMaxPitchSegments(data, 2);
    for (int i = 1; i < N; i++) {
        rms[i] = calcRMSSegments(rms[i - 1], 2);
        min[i] = getMinPitchSegments(min[i - 1], 2);
        max[i] = getMaxPitchSegments(max[i - 1], 2);
    }
}

模板
内联waveormpane:：CacheHandler:：CacheHandler（std:：vector&data，int sampleSizeInBits）抛出（std:：exception）
{
这->数据=数据；
此->sampleSizeInBits=sampleSizeInBits；
int N=log（data.size（））/log（2）；
rms.resize（N）；min.resize（N）；max.resize（N）；
rms[0]=计算单元（数据，2）；
min[0]=getMinPitchSegments（数据，2）；
max[0]=getMaxPitchSegments（数据，2）；
对于（int i=1；i

我的建议如下：

给定音频文件中的

totalNumSamples

音频样本，以及显示小部件中宽度为

widgetWidth

的像素，您可以计算每个像素代表的样本：

// Given an x value (in pixels), returns the appropriate corresponding
// offset into the audio-samples array that represents the
// first sample that should be included in that pixel.
int GetFirstSampleIndexForPixel(int x, int widgetWidth, int totalNumSamples)
{
   return (totalNumSamples*x)/widgetWidth;
}

virtual void paintEvent(QPaintEvent * e)
{
   QPainter p(this);
   for (int x=0; x<widgetWidth; x++)
   {
      const int firstSampleIndexForPixel = GetFirstSampleIndexForPixel(x, widgetWidth, totalNumSamples);
      const int lastSampleIndexForPixel = GetFirstSampleIndexForPixel(x+1, widgetWidth, totalNumSamples)-1;
      const int largestSampleValueForPixel = GetMaximumSampleValueInRange(firstSampleIndexForPixel, lastSampleIndexForPixel);
      const int smallestSampleValueForPixel = GetMinimumSampleValueInRange(firstSampleIndexForPixel, lastSampleIndexForPixel);

      // draw a vertical line spanning all sample values that are contained in this pixel
      p.drawLine(x, GetYValueForSampleValue(largestSampleValueForPixel), x, GetYValueForSampleValue(smallestSampleValueForPixel));
   }
}

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有了它，您只需为

sampleIndexAleftedgeofWidget

和

sampleIndexAfterRightEdgeOfWidget

输入不同的值，即可进行缩放/平移，这两个值一起指示要显示的文件的子范围。

子采样是将音频信号的频率大幅降低的正常方法。（由于别名的存在，少量使用会更加困难）。平均出一个窗口或滑动窗口会改变数据。这与我问的一个问题非常相似。您可能会发现这里的讨论很有趣：

int GetFirstSampleIndexForPixel(int x, int widgetWidth, int sampleIndexAtLeftEdgeOfWidget, int sampleIndexAfterRightEdgeOfWidget)
{
   int numSamplesToDisplay = sampleIndexAfterRightEdgeOfWidget-sampleIndexAtLeftEdgeOfWidget;
   return sampleIndexAtLeftEdgeOfWidget+((numSamplesToDisplay*x)/widgetWidth);
}