为什么这段代码会产生非常嘈杂的正弦波？答案

【问题标题】：Why does this code produce a very noisy sine wave?为什么这段代码会产生非常嘈杂的正弦波？
【发布时间】：2019-07-28 15:03:15
【问题描述】：

我正在尝试用 Java 编写一个非常简单的声音合成器。我正在使用javax.sound.sampled 包。下面的代码有效，但正弦波非常嘈杂，听起来像在波旁播放某种安静的温暖噪音。

try {
    double sampleRate = 44100;
    //8 bits per sample, so a byte.
    AudioFormat audioFormat = new AudioFormat((float) sampleRate, 8, 1, true, false);
    SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(audioFormat);

    line.open(audioFormat);
    line.start();

    //A4
    double freq = 440.0;

    byte[] buf = new byte[1];

    //the formula for a sample is amplitude * sin(2.0 * PI * freq * time)
    for (int i = 0; i < sampleRate; i++) {
        double t = (i / (sampleRate - 1));
        double sample = 0.1 * Math.sin(2.0 * Math.PI * freq * t);

        //scaling the sound from -1, 1 to -127, 127
        buf[0] = (byte) (sample * (double) Byte.MAX_VALUE);

        line.write(buf, 0, 1);
    }

    line.drain();
    line.stop();
    line.close();
} catch (Exception e) {
    throw new RuntimeException(e);
}

我把生成的声音放到一个 EQ 中，来验证声音是否真的很嘈杂，果然：

主要频率是 440 赫兹，但还有一些其他频率不应该出现。为什么会这样？我该如何解决？

【问题讨论】：

有趣。我在 Java 中处理过一些声音输出。您可以打印以控制台计算进入样本变量的结果吗？我愿意猜测这是一个浮点精度问题，因为您的结果将是一个近似值。
查看您的代码，样本量可能是问题所在吗？将该样本放入 8 位会导致精度下降。
你乘以0.1有什么原因吗？如果你去掉 0.1 的乘法，然后将该信号输入你的 EQ，会发生什么？
这里是前 100 个样本pastebin.com/tMCK5MUH
我乘以 0.1 以便幅度不会太高。如果我不乘同样的事情发生，信号只会变得更响。

标签： java sound-synthesis sine-wave

【解决方案1】：

这是你的正弦波：

它非常参差不齐，因为您使用的是低位深度和低幅度。您只有 25 个不同的样本值可供选择。

如果您将振幅设置为 1.0，则使用 8 位样本的全部范围，这是您的正弦波：

这里将幅度保持在 0.1，但改用 16 位样本：

这两个选项显然都会减少噪音。

【讨论】：

好答案。你用的是什么绘图工具？
我没有可用的 gnuplot，所以很普通的 Excel
这是一个很好的解释。从字节更改为短样本解决了这个问题。谢谢：D