VocalScope

🎤 声域 (VocalScope)

一款基于 Android 的实时人声音域测试应用，帮助你快速、准确地检测个人声音的音高范围

✨ 功能特性

🎯 实时音高检测

基于 TarsosDSP YIN 算法 的专业级音高分析
实时显示当前发声的音名（如 C4、F#3）和频率（Hz）
采样率 44100Hz，缓冲区 2048 样本，确保低延迟高精度

🎹 钢琴键盘可视化

内置 F2 ~ D5 范围的虚拟钢琴键盘（覆盖绝大多数人声音域）
已检测到的音域范围以蓝色高亮显示在键盘上
实时黄色游标随发声位置在键盘上移动
每个白键底部标注音名，直观易读

🛡️ 多重防误判机制

RMS 音量阈值过滤：自动忽略背景噪音和微弱杂音
YIN 置信度校验：仅在置信度 > 85% 时采信检测结果
频率范围限制：将检测范围约束在 65Hz ~ 1100Hz 的人声区间
八度跳变防护：通过中值滤波 + 跳变候选确认机制，防止瞬时误判拉坏音域极值
硬件级降噪：自动启用 Android NoiseSuppressor（如设备支持）

📱 用户体验

采用 Material Design 3 设计语言，界面简洁美观
录音时屏幕保持常亮，避免测试中断
自适应弹性布局，适配不同屏幕尺寸
一键开始/停止测试，支持重置记录

📸 界面预览

VocalScope 界面预览

功能	说明
中央圆形区域	实时显示当前检测到的音名
频率显示	当前音高对应的频率值（Hz）
最低音 / 最高音	本次测试中检测到的音域极值
钢琴键盘	蓝色区域为个人音域跨度，黄色圆点为实时音高位置

🏗️ 技术架构

com.ltx.vocalscope
├── MainActivity          # 主活动，权限管理与内容视图
├── VocalScopeScreen()    # 核心 UI 组件（Compose）
├── PianoRangeChart()     # 钢琴键盘可视化组件（Canvas 绘制）
├── startAudioCapture()   # 音频采集与 YIN 音高检测
├── getMidiNoteNumber()   # 频率 → MIDI 编号转换
├── getNoteNameFromMidi() # MIDI 编号 → 音名转换
├── medianInt/Float()     # 中值滤波工具函数
└── ui/theme/             # Material 3 主题配置

核心技术栈

技术	用途	版本
Kotlin	开发语言	2.3.10
Jetpack Compose	声明式 UI 框架	BOM 2026.02
Material 3	设计系统	最新
TarsosDSP	YIN 音高检测算法	2.5
Android AudioRecord	原始 PCM 音频采集	-
Kotlin Coroutines	异步音频处理	-
Compose Canvas	钢琴键盘自定义绘制	-

音高检测流程

麦克风原始 PCM 数据
    ↓
AudioRecord (44100Hz, Mono, 16-bit)
    ↓
Short → Float 转换 + RMS 计算
    ↓
TarsosDSP YIN PitchProcessor
    ↓
置信度 > 0.85 && RMS > 0.015 && 65~1100Hz
    ↓
MIDI 编号计算 (A4=440Hz 标准)
    ↓
跳变检测 + 中值滤波平滑
    ↓
UI 更新 (音名、频率、音域范围、钢琴键盘)

🚀 快速开始

环境要求

Android Studio Meerkat 或更高版本
JDK 11+
Android SDK API 24+（最低支持 Android 7.0）
目标 SDK：API 36

构建与运行

# 克隆项目
git clone https://github.com/tianxing-ovo/VocalScope.git
cd VocalScope

# 构建调试版本
./gradlew assembleDebug

# 安装到已连接的设备
./gradlew installDebug

权限说明

应用需要以下权限：

权限	用途
`RECORD_AUDIO`	通过麦克风采集人声进行音高分析

首次启动时会弹出权限请求对话框，授予后即可正常使用。

🎵 使用指南

打开应用 → 授予录音权限
点击「开始测试」 → 中央圆圈变为紫色，表示正在录音
对着手机唱出不同音高 → 观察音名和频率的实时变化
查看钢琴键盘 → 蓝色区域即为你的音域跨度
点击「停止测试」 → 结束本次录音
点击「重置记录」 → 清除音域数据，准备下一次测试

使用技巧

🎙️ 尽量在安静环境中测试，以获得最准确的结果
🗣️ 从你能发出的最低音缓慢滑到最高音，让系统完整捕捉你的声域
⏱️ 每个音至少保持 0.5 秒以上，给算法足够的稳定时间
📏 钢琴键盘覆盖 F2 到 D5，基本涵盖了从低音 Bass 到高音 Soprano 的完整范围

📂 项目结构

VocalScope/
├── app/
│   ├── build.gradle.kts          # 应用级构建配置
│   └── src/main/
│       ├── AndroidManifest.xml    # 应用清单（权限声明）
│       ├── java/com/ltx/vocalscope/
│       │   ├── MainActivity.kt   # 核心逻辑（音频采集 + UI）
│       │   └── ui/theme/         # Material 3 主题
│       └── res/
│           ├── mipmap-*/          # 应用图标（多分辨率）
│           ├── values/            # 字符串、颜色、主题资源
│           └── xml/               # 备份规则
├── gradle/
│   └── libs.versions.toml        # 统一依赖版本管理
├── build.gradle.kts              # 项目级构建配置
├── settings.gradle.kts           # 项目设置
├── LICENSE                       # MIT 开源协议
└── README.md                     # 本文件

🔧 自定义配置

你可以在 MainActivity.kt 中调整以下参数：

参数	默认值	说明
`sampleRate`	`44100`	采样率（Hz）
`bufferSize`	`2048`	TarsosDSP 缓冲区大小
`probability`	`> 0.85f`	YIN 置信度阈值
`currentRms`	`> 0.015f`	最低音量阈值（过滤背景噪音）
频率范围	`65f..1100f`	人声检测频率限制
大跳变阈值	`>= 7` 半音	触发跳变检测的音程差
中值滤波窗口	`3` 帧	平滑窗口大小
钢琴键盘范围	F2 ~ D5 (MIDI 41~74)	键盘显示的音域范围

📋 版本历史

v1.0 (2026-03-06)

✅ 基于 TarsosDSP YIN 算法的实时音高检测
✅ 钢琴键盘音域可视化（蓝色高亮 + 黄色游标）
✅ 多重防误判机制（跳变检测、中值滤波、RMS 过滤）
✅ Material 3 界面设计
✅ 录音时屏幕常亮
✅ 自适应弹性布局

📄 开源协议

本项目基于 MIT License 开源

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