音频基础学习三——声音的时频谱

前言

在上一篇文章中，我们了解到：任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量，同时记录了一些基本的波形。

本章内容是对音频测量进行简述，一般来说，我们讨论音频测量的概念基本都是对于声音信号的时域和频域有关。任何声音都可以通过这两种形式来进行表现。

时域与频域

1.什么是时域？

描述信号与时间的关系，一个信号的时域波形可以表述为信号随时间变化的曲线。其自变量是时间,即横轴是时间,纵轴是信号的变化。

2.什么是频域？

指信号随频率变化的曲线。自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。

3.一张图理解时域和频域

时域是真实存在的，记录的是不同时间时，信号的一个幅度变化。而频域是虚构的，是我们根据傅里叶变换，将一段声音分为了基波和谐波。

由下图我们很直观的看到，时域的波形被分解为若干个不同频率，不同幅值的正弦波，根据频率和幅值，我们就画出了在某一段时间内，频域的图像。

4.意义

我们干嘛要费那么大力气来画时域和频域的图像？通过图像我们能分析出来什么？

在之前的文章声音的本质中我们讲过声音的三大特性：

• 响度：其他条件不变，振幅越大，人听着越响。
• 音调：其他条件不变，频率越高，音调越高，类似于男低音，女高音。
• 音色：其他条件不变，谐波会影响音色，例如我们可以很容易听出来笛子和口琴的区别。

看到这里还会有一些迷糊吗？没关系，举几个特别通俗的例子：

例子1：
现在听到的声音过小，想把声音调大怎么做？
在时域图像上，将幅值调大，那么响度就会变大。

例子2：
现在有超声波，有人声，有低声波，但是超声波和低声波我都听不到，只能听到人声，那么我不想记录下超声和低声的声波怎么做？
我们之前有说过，人耳听到的频率在20 Hz~20000 Hz之间，所以根据频域，我们可以将低于20Hz，高于20000Hz的波给剔除出去，那么就只有人声在了

例子三：
现在有人声，又有敲桌子声，我只想听人声，怎么办？
因为人声和敲击桌子声都是在20Hz~20000Hz之间，我们可以通过把桌子的谐波记录下来，对比此时的谐波，剔除桌子的谐波，那么就只有人声在了（虽然可能会影响人声）

总结

时域图和频域图是我们对于声音进行解析和优化的基础，本章对于时域和频域做了简单的介绍，接下来的文章会进行详细的对于若何获得频域图进行介绍。
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