同樣頻率(19000 Hz)的聲波,為什麼能聽到方波,聽不到正弦波?

時間 2021-05-12 17:21:06

1樓:騎著螃蟹橫行

人耳能聽到的頻率不超過20khz,而且普通音效卡和喇叭的高頻響應非常差,19000Hz的方波分解成正弦波含很多低頻分量,所以能聽到,而19000Hz正弦波是單音,不是HIFI系統就有可能聽不到。

2樓:張三無

因為方波可以看成是多個正弦波合成的,或者換句話說,19kHz的方波其實是包含了人耳可以正常聽到的較低頻率的訊號。

19kHz正弦波就是單一頻率成分。

理論上人耳可以聽到19kHz,但是,隨著人的年齡增大,可以聽到的頻率範圍是縮小的,19kHz在日常生活中是不太被大多數人聽到的。

3樓:

說下理解:

感覺主要原因還是前面 @Moft 提到的取樣頻率過低,

方波頻率19000Hz而取樣頻率48000Hz,取樣密度太低,兩者相比三倍不到,在方波的乙個週期內都採不到三個點,肯定會有失真,那麼這種失真會到什麼程度呢?

那麼從最簡單的假設,假設取樣頻率和方波頻率相同會怎樣呢,比如我們有乙個1到-1間跳動的方波,圖中紅色三角為取樣點:

以上圖這種取樣情況為例,會發現每個取樣點都落在方波頂部。。這樣,取樣結果,每次得到的資料都是1,那麼電腦就會認為這是一條直線。如果恰巧每次都在低點,那麼取樣結果連起來就是個低位的直線,每次取樣結果都是-1。

那麼如果取樣頻率稍微高一點呢?如下圖,和前面的圖比,因為取樣頻率要高,所以每個取樣點都稍微前移一些:

結果,取樣的結果就是,有一陣子全是1,過一會就全是-1,比如連著5個1,後面時候連著5個-1,每10組一次迴圈,那麼,結果就是個週期比原來低十倍的方波。

和我們年輕人不一樣,一般成年人是聽不到19000Hz的方波的,更不可能聽到高次諧波,那麼題主提到的是否可能是這種取樣導致的低頻結果呢?

感覺,感覺這個是可以計算出來的,但是,我不會。

為了驗證,我只會幹算,嘗試看下48000Hz對19000Hz方波取樣的結果:這裡是每個取樣點的位置,和取樣結果。。算了100個點。

關注方波,這麼似乎看不出啥。是雜亂無章的1,和-1,但我們不關心這個,因為根據耳朵敏感範圍,這個1/-1間的頻繁變化,成年人也聽不出來。

我們關注的是,根據前面的猜測,比較懷疑的是,是否會有一段時間內1比較多,另一端時間內-1比較多,而且這個變化頻率恰是耳朵能感受的。因為對這個數字不會做頻譜分析,所以只好做了個圖,把這些點列出來,結果是密密麻麻的。因此關注下這裡的趨勢線:

無論是多項式,還是移動平均,都能看到一些波動,因為手頭沒有更好的工具了,只有這種可將就了,應該能起到高頻濾波的的作用(是否合理,也不是很有把握)。另外不用擬核,憑肉眼觀測,也會發現,無論是上面還是下面的點都會一陣稀一陣疏,稀疏區域相反對立。

那麼再看下同頻正弦波的取樣,和擬合結果:

想用土辦法過濾高頻,但是並未發現太明顯的低頻率波動。

那麼,結論就是,對19000Hz的方波48000Hz的頻率取樣,會有較明顯的低頻波,但正弦波,則不明顯。

所以,是不是看起來很有道理的樣子?

但是這裡還有些懷疑,如果想法沒錯,那麼從圖看,如果是48000Hz對19000Hz方波取樣,大概會有明顯的1/40取樣波頻率的低頻諧波(因為算了100個點,發現有兩個多波)。那麼應該是1200Hz。但是這應該是很低的聲音吧,不知道樓主聽到的是啥聲音?

而且具體方法對不對,也不太有把握。

所以,這個想法還需要專業點的手段來驗證。比如,數學強大的可就那些計算數字進行頻域分析。(作為實驗方法,理論上精確的整數倍的取樣應該不會感受到有低頻聲音了,比如16000Hz的方波用48000Hz頻率取樣?

)但是,我不會算。

4樓:茶語

首先,關於方波,方波的頻率為19000Hz本身就是個偽定義,很多時候我們指方波的頻率指的是其重複頻率,而不是譜域中的頻率的含義。

我們平常所指的人耳能聽到的頻率範圍為20-20000Hz,絕大多數人在15000Hz以上就聽不見了,這個頻率指的便是譜域中的頻率,也就是正弦函式週期的倒數。

而方波和正弦波的區別便是,方波的傅利葉變換含有多個頻率成分,也即存在低頻,數學上是乙個sinc函式,而正弦波的傅利葉變換表示其頻率所指待的衝擊函式。

既然方波含有人耳能聽到的波段,那能聽到便很正常了。

5樓:靈劍

奈奎斯特取樣定理,取樣頻率高於截止頻率兩倍才能保證無失真還原,否則會發生頻譜混疊。19k的方波中的頻率分量即使是11倍頻都還有不小的比例,要無失真怎麼也得用400KHz以上的取樣率。這些分量在48K或者44.

1KHz取樣率下全部都會混疊到低頻去,自然就聽到了,實際上做個頻譜分析會發現頻譜圖有很多線分布在低頻段,這些就是混疊的結果。

這個跟裝置沒有多大關係,除非原始音訊檔案就用400KHz以上的取樣率,否則到裝置之前就混疊了。

6樓:zball

因為tone generator的方波是錯的,有低頻成分。(諧波折回帶內的)

正確的方波生成器應該是理想方波卷積上sinc做取樣。

7樓:沙包妖夢

我能聽見方波,而且非常、非常、非常的清晰,就像正常聲音那樣。音量稍大甚至辣耳朵。

相反,我聽正弦波需要超級安靜(我把風扇都關了。。)、所有能開大的都開到最大、並且要閉上眼睛,才能聽見特別細微的聲音。。(又試了幾個放大器,發現只有遊戲耳機是這樣,包括200元音箱在內的所有裝置都可以很清楚的聽清正弦波,但都是遠不如方波聲音大

你貼的圖不是方波,是用正弦波【模擬的方波】,似乎主要有數學意義。

我印象中電路裡的方波是這樣的(縱軸是電壓(正中間是0V(隨手一畫,大概意思嗯。。

原理簡單理解就是:電容、電感會影響電壓達到目標,但音訊放大的電路當中沒有能夠讓電壓超出目標的機制(這個我不會算,可能不對

8樓:Gordon

強答一波…

會不會是振幅的問題啊?方波的傅利葉分解中基頻成分的振幅略大於方波自身的振幅,係數是4/π,你可以在正弦波振幅上乘上這個係數再試試?

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