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音樂電信號及其頻譜

音樂電信號
樂器擾動空氣因而產生一個交變的壓強(聲壓)並轉換成電信號。信號的幅度會隨時間而改變。這一變化關係表示在一個幅度縱軸和水平時間軸為線性刻度的坐標圖上會產生一條幅度隨時間改變的軌跡。

一條線可以分割成無窮多個線段。在每一線段上有無窮多個的點。線段上任意一個點,以及這個點延伸至下一個點之趨勢構成一個無窮小線段。

音樂電信號軌跡上的任意一個無窮小線段都可以由某一頻率正弦波來表示,並代表一個頻率成分。

技術上,我們使用正弦波來解釋音樂電信號。這是因為正弦波在頻譜圖上只有單一頻率成分,可以被看作是最純淨的信號。以此,我們就可以在設備設計以及分析等各個方面,更方便的跟隨電子技術理論所指引的軌跡並接受各種定律的規範。

然而,音樂信息同時涉及時域以及頻域。音樂聲音的頻率以及幅度會隨著時間的推移而改變。音樂電信號當中,某個頻率成分的出現,並非必然要延續到整個正弦波波動週期(360度)的結束。或者這樣說,出現在音樂電信號的各頻率成分,它們並非總是以整個正弦波波動週期為單位。

頻譜
頻率成分:音樂電信號軌跡上的任意一個無窮小線段都可以由某一頻率正弦波來表示,並代表一個頻率成分。

一條時間軸線可以劃分為無窮多個時段。每個時段包含有無窮多個的時間點。

  • 在每個時間點,總有一個頻率成分。
  • 在每一個時段內,總有一個或一個以上的頻率成分。
  • 每一個特定時段,總有一個相應的頻譜。

特定時段頻譜:在時間軸上的任意一個時段,那裡總有相應的一段音樂信號軌跡。任意一段音樂信號軌跡相對應的所有頻率成分,它們構成了相應於這個時段的一個特定時段頻譜。

webassets/909WM3fig8.jpg時頻信息頻譜:排列在時間軸的每個時段頻譜,它們各頻率成分的幅度按時序與前時段頻譜疊加並累積。該過程構成一個各頻率成分幅度隨時間改變的三維時頻信息頻譜。

瞬時頻譜:時間軸上某個特定時間點的時頻信息頻譜切割面,表示在該時間點上的一個音樂時頻信息瞬時頻譜。

時間軸上的每一個時間點,哪裡總有相應的一個音樂時頻信息瞬時頻譜。

編寫:Chen
日期:AUG - 2014
最後更新:NOV - 2018