java SourceDataLine 正弦波点击

Question

我想使用 javax.sound.sampled.SourceDataLine 生成纯正弦波。对于一个恒定的频率，它工作得很好，但是当改变频率时总是有一种咔嗒声。我做错了什么，我能做些什么来避免这种情况？

            line.start();
            final byte[] toneBuffer = new byte[SAMPLE_CHUNK];

            while(run) {
                createSineWaveBuffer(frequency, toneBuffer);
                line.write(toneBuffer, 0, toneBuffer.length);
            }

            line.drain();
            line.close();

哪里

private double alpha = 0.0;
private static final double step_alpha = (2.0*Math.PI)/SAMPLE_RATE;

private void createSineWaveBuffer(final double freq, final byte[] buffer) {
    for(int i = 0; i < buffer.length; ++i) {
        buffer[i] = (byte)(Math.sin(freq*alpha)*127.0);
        alpha += step_alpha;

        if(alpha >= 2.0*Math.PI) {
            alpha = 0.0;
        }
    }
}

Answer 1

您会感受到点击声，因为当 freq 发生变化时，整个正弦波都会发生变化。以更容易绘制的三角波为例:

1 Hz
  /\    /\    /
 /  \  /  \  /
/    \/    \/

.5 Hz_
    / \
  /     \     /
/         \_/

如果您在任意时间在这些之间切换:

  /\  |\
 /  \ |  \     /
/    \|    \_/

出现不连续性，您会听到咔哒声。

这从根本上来说是因为您导致从 sin(freq*alpha) 突然跳跃到 sin(.5*freq*(alpha+step_alpha))。 sin() 输入的导数不仅不连续地变化(这就是您需要更改频率的值)，而且该值也在不连续地变化。

解决这个问题的方法是仅更改 sin() 输入的导数。您可以通过保留一个根据频率递增的计数器来做到这一点:

private void createSineWaveBuffer(final double freq, final byte[] buffer) {

    for(int i = 0; i < buffer.length; ++i) {
        buffer[i] = (byte)(Math.sin(alpha)*127.0);
        alpha += freq*step_alpha;

        if(alpha >= 2.0*Math.PI) {
            alpha -= 2.0*Math.PI;
        }
    }

    return t;
}

在这里，我更改了您的 alpha，以由当前 freq 控制的速率增加。

回到三角形示例，如下所示:

           _
  /\      / \
 /  \   /     \
/    \/         \