鋼琴的泛音(諧波)頻率可以低於基波頻率嗎?對乙個音符傅利葉變換後發現在低於基波頻率的頻率上有幾個峰

時間 2021-05-05 18:08:26

1樓:丁赫

鋼琴產生的不是單頻聲訊號。

單頻訊號的特徵只有頻率和強度,如果樂器發出的是單頻訊號的話,不同樂器發出的同頻訊號將無法區分。

換句話說,就是因為樂器產生的都不是單頻訊號,我們才能根據樂器發出的基頻以外的其他頻率成分來區分不同樂器。

目前扒譜只能靠人力,也是這個原因。基頻以外的訊號會互相混疊,尤其是有鼓的時候,整個低頻就像被淹沒了一樣:

而人耳卻能在訊號的汪洋大海中分辨出不同樂器的不同頻率,的確不可思議。我猜想人腦可能對不同的音色(頻率分量的組合方式)有所記憶,才能完成這海底撈針一般的工作。

至於聲音的頻率是否變化,各個頻率分量本身的頻率是不會變的,但不同頻率分量振動的阻尼不同,再加上阻尼振動本身就不是線性的,會導致在不同時間乙個聲音的各個頻率分量的幅度比不一致,聽起來就會有所區別。

2樓:

無邀自來_(:_/∠)_

初答求輕噴_(:_/∠)_

這個頻譜我是看不懂的。。但混了這麼多年樂隊可以說說泛音。

鋼琴的弦是演奏時接觸不到的,但很多民族樂器的弦是可以碰到的。以揚琴為例,揚琴的發音原理與鋼琴非常相似,演奏時手指輕觸點琴弦發泛音,二分之一處泛八度,三分之一處泛五度等等。發出比弦音更低的泛音是不可能的,最低的只有「仿泛音」,與原音等高只有音色類似泛音。

另外,音頭之前的一段頻率可能是鋼琴發音時音槌擊弦後尚未遠離,琴弦與其接觸形成的雜音,待其遠離後琴弦振動穩定發出的聲音才是譜面音符,這種情況如果細聽應該有細微區別。【越好的琴雜音越少】

3樓:

音符是實訊號。fft出來的幅頻應該是對稱的啊。還有在畫圖的時候應該進行橫座標變換,不然橫座標為k值啊,可以根據取樣頻率和fft的點數把它變成以頻率為橫座標,這樣就可以直觀的看了。

你只取了一半頻譜,如果只在某些點取0來濾波,反變換怎麼確保是實訊號?還是直接根據指標加濾波器吧,fir,iir都行啊。

乙隻備戰期末的大三狗的拙見。。。

4樓:焦新宇

首先要說明,泛音頻率不可能低於基頻。因為泛音頻率只能是基頻的整數倍。

由於發聲物體本身的原因,或者任何輕微的干擾,在第乙個週期(1.60706ms)內的波形,和第二個週期內的波形,一定不可能完全相同。

如果每個1.60706ms內的波形都完全相同,那麼傅利葉分析一定只含有622.254Hz和它的整數倍諧波,而不可能出現其他值。

而實際存在的聲音,都不可能完美無缺到這樣的程度,所以嚴格來講,這個振動不是以1.60706ms為週期的,622.254Hz也不是嚴格意義上的基頻,只不過在忽略次要矛盾的前提下才能大概地說622.

254Hz是基頻。同樣的道理,一切的所謂的樂音,都沒有嚴格意義上的週期。只有在忽略次要矛盾的前提下才能存在週期和頻率的概念。

嚴格來講,這個波形不存在週期,而每個1.60706ms的差別越大,其他頻率成分的幅度就會越大,它反映了波形不完美的程度。這也就是題主所說的622.

254Hz左側的峰出現的原因,同樣地,以上說法也能解釋其他「不應該」出現的頻率成分的存在。

所以聲音處理的時候,以本例來說,一定不能只以622.254Hz為基頻進行傅利葉分析,而一定要以乙個很小的量,如0.00001rad/s展開為級數。

這個量取的越小,分析越精確。這個做法的基本思想就是用數值分析的方法處理不完美的波形以達到近似效果。這也是聲音處理軟體所做的基本工作。

至於題主所說的人耳聽不出分別,那是受到人耳能力的限制,不能像電腦一樣精確分析所導致的。

5樓:francium bobo

低頻部分@浩浩已經給出了不錯的解答,我認為是聲音幅度隨時間的緩變造成了低頻分量。

頻譜隨時間變化的問題,可以用短時傅利葉變換或者小波變換來分析,對應於matlab就是specrogram和cwt,小波變換數學上更完備,但就實操經驗來說,短時傅利葉變換似乎效果好一些。

6樓:

呃,這樣,如果鋼琴是純粹的正弦波,那麼fft的結果肯定是乙個峰(而且觀測還得是理想的),但是顯然不是,這個其實從物理上反而不好解釋(因為是個數學問題)。

我建議題主試試逐一減去每個主要峰值對應的時域訊號。

大部分樂器產生的都不是正弦波,而我們知道只有正弦波會帶來乙個狄拉克函式一樣的頻譜。

鋼琴時域訊號所有不是正弦的部分對於主頻都是某種意義上的雜訊。如果雜訊是純粹的白雜訊,那麼頻譜是均勻的,如果是有色雜訊,那麼對頻譜是乙個均勻的疊加,顯然我們知道這是不可能的,而所有的有色雜訊(這裡的雜訊可以包含琴弦的力學上非線性成分,鋼琴的共振的伯德圖的不平坦性或者乾脆就是非線性,非線性還有力學結構上的非線性,甚至還有空氣動力學的性質)。就是這些東西帶來了頻譜不是那麼的像正弦函式,也可以肢解為一系列的正弦波疊加,而這就是音色的產生。

更別說本身鋼琴聲音的能量衰減(我隨手假設為形式),也是乙個非常低頻的震動疊加(想想三角形和差角公式)。

所以題主你這個問題的本質是,音色是怎麼產生和體現的。

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