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正弦、幅度與頻率
電子音樂通常是利用計算機對數(shù)字音頻信號(Digital Audio Signal)進(jìn)行合成或處理而制作出來的。這些數(shù)字音頻信號都是一連串?dāng)?shù)字組成的序列:
.x【n-1】,x【n】,x【n+l】...
式中的序號n被稱為樣點序號(Sample Number),其取值范圍可以是整數(shù)的一部分,也可以是全體整數(shù)。序列中的一個單個數(shù)字被稱為一個樣值(Sample)。正弦波(Sinusoid)就是數(shù)字音頻的一個例子:
x對n】=acos(an+g)
式中a為幅度(Amplitude),a為角頻率(Angular Frequency),p為初相位(Phase)。相位是樣點序號n的一個函數(shù),它等于n+p。初相位是第0個樣點(n=0)的相位。
圖1.1a所示為一個正弦波的波形圖。橫軸所示為n的各個相繼數(shù)值,縱軸所示為與n值對應(yīng)的x【n】。以此種方式繪制波形圖是為了強調(diào)該信號是"經(jīng)過采樣得到的"這一本質(zhì)屬性。
我們也可以用另一種簡單得多的方法將其繪制成一條連續(xù)的曲線(如圖1.1b所示。圖a是對(數(shù)字音頻)正弦最為忠實的表示,而圖b則是對它的一種理想化的考慮。
正弦在音頻處理中扮演著一個關(guān)鍵角色,因為如果你將一個正弦向左或向右平移任意個樣點位置以后,你會得到另外一個正弦。這使得在正弦上進(jìn)行的所有操作都很容易計算。我們的耳朵也同樣利用了這種特殊的屬性來幫助我們分析聽到的聲音,這也是為什么正弦以及正弦的各種組合可以用來實現(xiàn)很多悅耳的效果的原因。
數(shù)字音頻信號與時間并沒有任何內(nèi)在固有的關(guān)聯(lián),但為了聽到這些數(shù)字音頻信號,我們必須選擇一個采樣速率(Sample Rate),通常用變量R表示,它就是15內(nèi)樣點的數(shù)量。時間t與樣點序號n之間的關(guān)系由等式Rt=n或t=n/R表示。若一個正弦信號的角頻率為o,那么它的實時頻率就等于
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