Как создать звуковой синус или прямоугольную волну заданной частоты?
Я надеюсь сделать это, чтобы откалибровать оборудование, так насколько точны были бы эти волны?
Как создать звуковой синус или прямоугольную волну заданной частоты?
Я надеюсь сделать это, чтобы откалибровать оборудование, так насколько точны были бы эти волны?
Вы можете использовать NAudio и создать производный WaveStream, который выводит синусоидальные или прямоугольные волны, которые вы можете выводить на звуковую карту, или записывать на WAV. Если вы использовали 32-битные сэмплы с плавающей запятой, вы можете записать значения непосредственно из функции sin без необходимости масштабирования, поскольку она уже идет между -1 и 1.
Что касается точности, вы имеете в виду именно правильную частоту или точно правильную форму волны? Нет такой вещи, как истинная квадратная волна, и даже синусоидальная волна, вероятно, будет иметь несколько очень тихих артефактов на других частотах. Если точность частоты имеет значение, вы полагаетесь на стабильность и точность часов на вашей звуковой карте. Сказав это, я бы предположил, что точность будет достаточной для большинства применений.
Вот пример кода, который делает образец 1 кГц с частотой выборки 8 кГц и с 16-битными выборками (то есть не с плавающей запятой):
int sampleRate = 8000;
short[] buffer = new short[8000];
double amplitude = 0.25 * short.MaxValue;
double frequency = 1000;
for (int n = 0; n < buffer.Length; n++)
{
buffer[n] = (short)(amplitude * Math.Sin((2 * Math.PI * n * frequency) / sampleRate));
}
Это позволяет вам задавать частоту, длительность и амплитуду, и это 100% -ный код .NET CLR. Нет внешних DLL. Он работает, создавая WAV-форматированный MemoryStream
, который похож на создание файла только в памяти, не сохраняя его на диске. Затем он воспроизводит MemoryStream
с System.Media.SoundPlayer
.
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Windows.Forms;
public static void PlayBeep(UInt16 frequency, int msDuration, UInt16 volume = 16383)
{
var mStrm = new MemoryStream();
BinaryWriter writer = new BinaryWriter(mStrm);
const double TAU = 2 * Math.PI;
int formatChunkSize = 16;
int headerSize = 8;
short formatType = 1;
short tracks = 1;
int samplesPerSecond = 44100;
short bitsPerSample = 16;
short frameSize = (short)(tracks * ((bitsPerSample + 7) / 8));
int bytesPerSecond = samplesPerSecond * frameSize;
int waveSize = 4;
int samples = (int)((decimal)samplesPerSecond * msDuration / 1000);
int dataChunkSize = samples * frameSize;
int fileSize = waveSize + headerSize + formatChunkSize + headerSize + dataChunkSize;
// var encoding = new System.Text.UTF8Encoding();
writer.Write(0x46464952); // = encoding.GetBytes("RIFF")
writer.Write(fileSize);
writer.Write(0x45564157); // = encoding.GetBytes("WAVE")
writer.Write(0x20746D66); // = encoding.GetBytes("fmt ")
writer.Write(formatChunkSize);
writer.Write(formatType);
writer.Write(tracks);
writer.Write(samplesPerSecond);
writer.Write(bytesPerSecond);
writer.Write(frameSize);
writer.Write(bitsPerSample);
writer.Write(0x61746164); // = encoding.GetBytes("data")
writer.Write(dataChunkSize);
{
double theta = frequency * TAU / (double)samplesPerSecond;
// 'volume' is UInt16 with range 0 thru Uint16.MaxValue ( = 65 535)
// we need 'amp' to have the range of 0 thru Int16.MaxValue ( = 32 767)
double amp = volume >> 2; // so we simply set amp = volume / 2
for (int step = 0; step < samples; step++)
{
short s = (short)(amp * Math.Sin(theta * (double)step));
writer.Write(s);
}
}
mStrm.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
new System.Media.SoundPlayer(mStrm).Play();
writer.Close();
mStrm.Close();
} // public static void PlayBeep(UInt16 frequency, int msDuration, UInt16 volume = 16383)
Попробуйте Создание синуса и сохранение в волновой файл на С#
private void TestSine()
{
IntPtr format;
byte[] data;
GetSineWave(1000, 100, 44100, -1, out format, out data);
WaveWriter ww = new WaveWriter(File.Create(@"d:\work\sine.wav"),
AudioCompressionManager.FormatBytes(format));
ww.WriteData(data);
ww.Close();
}
private void GetSineWave(double freq, int durationMs, int sampleRate, short decibel, out IntPtr format, out byte[] data)
{
short max = dB2Short(decibel);//short.MaxValue
double fs = sampleRate; // sample freq
int len = sampleRate * durationMs / 1000;
short[] data16Bit = new short[len];
for (int i = 0; i < len; i++)
{
double t = (double)i / fs; // current time
data16Bit[i] = (short)(Math.Sin(2 * Math.PI * t * freq) * max);
}
IntPtr format1 = AudioCompressionManager.GetPcmFormat(1, 16, (int)fs);
byte[] data1 = new byte[data16Bit.Length * 2];
Buffer.BlockCopy(data16Bit, 0, data1, 0, data1.Length);
format = format1;
data = data1;
}
private static short dB2Short(double dB)
{
double times = Math.Pow(10, dB / 10);
return (short)(short.MaxValue * times);
}
(для кого-либо еще) с использованием Mathnet
https://numerics.mathdotnet.com/generate.html
синусоидальный
Генерирует синусоидальный массив заданной длины. Это эквивалентно применению масштабированной тригонометрической синусовой функции к периодической пилообразной амплитуде 2π.
с (х) = A⋅sin (2πν x+ θ)
Generate.Sinusoidal (длина, SAMPLINGRATE, частота, амплитуда, среднее, фаза, задержка)
например
Generate.Sinusoidal(15, 1000.0, 100.0, 10.0);
возвращает массив {0, 5.9, 9.5, 9.5, 5.9, 0, -5.9,...}
и там также
Generate.Square(...
который будет
создать периодическую прямоугольную волну...
не может говорить о точности.