波形声音的波形

波形声音的波形

在接触波形声音API之前，具备一些预备知识很重要，这些知识包括物理学、听觉以及声音进出计算机的程序。
声音就是振动。当声音改变了鼓膜上空气的压力时，我们就感觉到了声音。麦克风可以感应这些振动，并且将它们转换为电流。同样，电流再经过放大器和扩音器，就又变成了声音。传统上，声音以模拟方式储存（例如录音磁带和唱片），这些振动储存在磁气脉冲或者轮廓凹槽中。当声音转换为电流时，就可以用随时间振动的波形来表示。振动最自然的形式可以用正弦波表示。
正弦波有两个参数－振幅（也就是一个周期中的最大振幅）和频率。我们已知振幅就是音量，频率就是音调。一般来说人耳可感受的正弦波的范围是从20Hz（每秒周期）的低频声音到20,000Hz的高频声，但随着年龄的增长，对高频声音的感受能力会逐年退化。
人感受频率的能力与频率是对数关系而不是线性关系。也就是说，我们感受20Hz到40Hz的频率变化与感受40Hz到80Hz的频率变化是一样的。在音乐中，这种加倍的频率定义为八度音阶。因此，人耳可感觉到大约10个八度音阶的声音。钢琴的范围是从27.5 Hz到4186 Hz之间，略小于7个八度音阶。
虽然正弦波代表了振动的大多数自然形式，但纯正弦波很少在现实生活中单独出现，而且，纯正弦波并不动听。大多数声音都很复杂。
任何周期的波形（即，一个循环波形）可以分解成多个正弦波，这些正弦波的频率都是整倍数。这就是所谓的Fourier级数，它以法国数学家和物理学家Jean Baptiste Joseph Fourier（1768-1830）的名字命名。周期的频率是基础。级数中其它正弦波的频率是基础频率的2倍、3倍、4倍（等等）。这些频率的声音称为泛音。基础频率也称作一级谐波。第一泛音是二级谐波，以此类推。
正弦波谐波的相对强度给每个周期的波形唯一的声音。这就是「音质」，它使得喇叭吹出喇叭声，钢琴弹出钢琴声。
人们一度认为电子合成乐器仅仅需要将声音分解成谐波并且与多个正弦波重组即可。不过，事实证明现实世界中的声音并不是这么简单。代表现实世界中声音的波形都没有严格的周期。乐器之间谐波的相对强度是不同的，并且谐波也随着每个音符的演奏时间改变。特别是乐器演奏音符的开始位置－我们称作起奏（attack）－相当复杂，但这个位置又对我们感受音质至关重要。