频谱

频谱,大家在Audition和某些分析效果器中都见过,顾名思义它就是反应“频率的谱”。但是很多人对这个谜一样的红黄图案表示困惑。大家常见的频谱可能是这个样子,那么怎么解读这张图呢?我们先来看结论。

①横轴:时间,越往右时间越久。
②纵轴:频率,越往上频率越高。
③颜色:响度,越发亮响度越大。

分析:

①:我们常见的示谱仪的横轴都是时间,所以这点不做过多解释。具体原因请看下面。

②③:由于这两点牵涉到傅里叶变换,所以放在一起讲。
我们知道声音是以波的形式传播的,所以我们的录制和回放都是以波作为方式进行的。那么波自然就有“频率”(振动快慢)、“振幅”(振动幅度)的属性,通俗一点说就是“音高”、“响度”。
通过初中物理我们已经学过:频率越高(振动越快)声音听起来就越“尖锐”,振幅越大声音听起来就越响亮。
现在,我们要给波做一个3D体检。例如我们随便放一个波形到舞台中央,让后给它加上横轴(x轴)时间、纵轴(y轴)振幅这两个坐标轴。根据傅里叶的理论,这个波是可以拆解成无数个正弦波的。我们稍稍抬起头,就看到了它后面的无数个正弦波。这些正弦波叠加在一起就成了我们的波。
我们把视线转过来,从右边看原本的波和无数的正弦波。那些正弦波自然也具有“振幅”这个属性,所以从侧面看上去就是一条条线段。线段的长度代表着它们的振幅。
现在,我们的横轴(z轴)已经变成频率了,纵轴成了振幅。这样一首歌的时间已经不再重要,我们可以直观地把它拆解成一个个正弦波的堆叠。
你可能要问了,你说了这么久和频谱有什么关系?下面就是见证奇迹的时刻了。
我们回忆一下频谱的样子,横轴时间、纵轴频率,我们在最开始的纵y横x看不见z、也就是常用的xOy平面直角坐标系的基础上,把头向上伸,从顶部往下看,是不是得到了zOx坐标系了?横轴时间、纵轴频率。这就是频谱的初级形态了。
那么如何解释颜色呢?其实我一开始就应该说,类似于看地图,频谱上颜色越亮的地方就是响度越大的地方,颜色越暗的地方就是响度越小的地方。大家想象一下把平面地图放在桌子上,仿佛看到地形起伏的样子。假如我们把频谱放水平,我们也是可以看到起伏的响度的。
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综上,频谱就是从顶部看的波形。
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拓展:
不少音乐播放器都有一个“频谱”可视化控件,我相信Foobar2000的用户应该很熟悉。它看起来就像很多跳跃的小方块。那我们如何解读这种图呢?
首先还是分析一下它的构造,横轴是频率,纵轴是响度。对应一下就是之前说的z轴和y轴,也就是把频谱向左推♂倒之后的样子。也就是从右边看的波形。

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