程序设计导论：Python语言实践

1.5.7　标准音频

最后介绍的基本输出抽象为stdaudio模块，可用于播放、操作和合成音频。你可能以前使用过计算机来处理音乐，本节将介绍通过编写程序来处理音乐。同时，读者将学习一些著名和重要的计算机科学和科学计算领域的概念：数字信号处理。本书仅仅粗略涉及这个很有趣的主题，但读者会发现其内在的概念其实十分简单。

1. 标准A音（Concert A）

声音是受分子的震动产生的感知，即耳膜的震动产生的感知。所以，理解声音的关键是震荡。可能理解音乐的最简单开始是讨论高于中C调的音符A，称为标准A音。这个音符为一个正弦波，每秒振荡440次。函数sin(t)重复间隔为2π，所以如果t的测量单位为秒，则绘制函数sin(2πt×440)，结果曲线每秒振荡440次。当我们通过拨动吉他琴弦、吹小号或者将一个小圆锥放置在扬声器上振动来演奏音符A，该正弦曲线是我们听见和辨识标准A音的主要部分。频率的单位是赫兹（hertz，即每秒的周期数）。如果让频率加倍或减半，则音乐升高或降低八度。例如，880赫兹比标准A音高一个八度，而110赫兹比标准A音低两个八度。作为参考，人耳能够辨识的频率范围大约为20赫兹到20 000赫兹。声音的幅度（y值）对应于音量大小。绘制曲线时幅度的范围取值为-1到+1，假设记录或播放声音的设备可按比例缩放音量，就如同通过旋转音量按钮进一步控制音量大小一样。音符、频率和波形的关系如图1-5-12所示。