在java中录制音频，并实时确定是否播放了x频率的音调，如果是，请采取措施

我希望能够使用java检测预定频率的音调。我所做的是播放一个音调（音调的频率随用户输入而变化），并尝试检测音调是否具有特定的频率。如果是，我执行某个方法。从我所读到的内容来看，我需要使用FFT，但我不确定如何在java中实现它。似乎有很多关于如何做的文档，但是文档涉及的是查看音频文件，而不是实时分析。我不需要将音频保存到文件中，只需确定是否以及何时录制了频率为x的音调

理想情况下，我希望以44KHz的采样率记录，并在确定是否检测到音调后，以+-3ms的精度确定何时检测到音调。但是，如果精度低于此值，只要它不是荒谬的（即+100ms），就可以接受。从我所查阅的资料中，我大致知道我需要做什么，但我需要帮助将这一切联系起来。使用伪代码时，它大致如下所示（我认为）

请注意，我大致知道在+-1s内可能检测到令人满意的频率

for(i = 0, i < 440000 * 2, i++){//*2 because of expected appearance interval;may change
    record sound sample
    fft(sound sample)
    if(frequencySoundSample > x){
        do something
        return
    }
}

for（i=0，i<440000*2，i++）{//*2，因为预期的出现间隔；可能会更改
录音样本
fft（声音采样）
如果（频率SoundSample>x）{
做点什么
返回
}
}

播放音调时会有相当大的背景噪音。但是，音调的频率会非常高，比如15-22KHz，因此我相信，只要在录音机检测到非常高的频率时查找，我就可以确定这是我的音调（同时，音调可能会以高振幅播放0.5秒或1秒）。我知道不会有其他高频声音作为背景噪音（我预计背景频率可能高达5KHz）

那么我有两个问题。我提供的伪代码是否足以满足我的要求？如果不是，或者有更好的方法，我完全赞成。第二，我将如何在java中实现这一点？我知道我需要做什么，但我很难把它们联系在一起。我对java相当熟练，但我不熟悉音频的语法，也没有fft方面的经验。请明确，并给出带有注释的代码。我想弄明白这一点已经有一段时间了，我只想看看这一切是如何联系在一起的。多谢各位

编辑

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我知道使用像我这样的for循环不会产生我想要的频率。更重要的是粗略地说明我想要什么。也就是说，随着时间的推移，同时记录、执行fft和测试频率。

如果您只是在寻找特定的频率，那么基于fft的方法对于您的特定应用可能是一个不好的选择，原因有两个：

这太过分了——你计算整个光谱只是为了检测某一点的幅度

要获得3毫秒的起始检测分辨率，您需要在连续FFT之间有一个较大的重叠，这将需要比仅处理连续采样块多得多的CPU带宽

检测单音是否存在的更好选择是（又名Goertzel滤波器）。它是一种有效的DFT，在单个频域单元上进行评估，广泛用于音调检测。它的计算成本比FFT低得多，实现起来非常简单，您可以在每个样本上测试它的输出，因此没有分辨率问题（物理定律规定的除外）。您需要对输出的幅度进行低通滤波，然后使用某种阈值检测来确定音调的开始时间

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请注意，关于音调检测和使用Goertzel算法（例如），已经有很多有用的问题和答案了-我建议将这些问题和Wikipedia条目一起阅读，作为一个很好的起点。

我实际上也在用Java进行类似的音调检测项目。如果您想使用FFT，可以通过以下步骤来实现。Java有很多库，可以使这个过程变得简单

首先，您需要读入声音文件。这可以使用Java声音来完成。它是一个内置的库，具有使录音更容易的功能。可以找到一些例子。默认采样率为44100 KHz（CD质量）。这些示例可以让您从播放实际音调转换为表示音调的双字节数组

其次，您应该使用jt变换进行FFT。下面是对一组样本进行FFT的示例

FFT给出的数组长度是传递给它的样本数组长度的两倍。您需要按两个的顺序遍历FFT数组，因为该数组的每个部分都表示为一个虚块和一个实块。使用sqrt（im^2+re^2）计算此数组每个部分的大小。然后，找出哪个震级最大。这个数量级的指数对应于你要寻找的频率

请记住，您不会对声音的整个部分进行FFT。你把声音分成几块，然后对每一块进行FFT。块可以重叠以获得更高的准确度，但这应该不是问题，因为您只是在寻找预先确定的音符。如果您想提高性能，还可以在执行此操作之前打开每个块

一旦你有了所有的FFT，他们应该确认一个特定的频率，你可以对照你想要的音符来检查

如果您想尝试将其可视化，我建议使用JFreeChart。这是另一个使图形化变得容易的库