🥑Python生成音乐波

Python | 音乐波

我们将看到如何产生不同频率的波，如何制造自己的虚拟钢琴，以及播放歌曲。所有这些，都使用我们最喜欢的编程语言Python。

你知道吗？贝多芬是有史以来最著名的作曲家之一，他的大部分职业都充耳不闻！他仅凭直觉就能发现与观众共鸣的模式。他（在潜意识中）将自己的创造力与数学逻辑混合在一起，创作了我们仍然珍爱的音乐。

为了简单起见，我们将使用钢琴作为参考乐器。因此，在开始之前，这里有一些基础知识。

键盘（钢琴/乐器）的结构非常简单。它由多个八度组成。八度是一组12个键的组合-7个白键和5个黑键。

每个琴键在按下时会产生不同频率的声音，我们同时按下多个琴键可弹奏和弦。

白键被命名为C，D，E，F，G，A，B，而黑键则使用两个术语命名-Flat（b）（降号）和Sharp（＃）（升号）。

如果黑键位于任何白键的右侧，则称为相应白键的升号。而且，如果它在左侧，则称为相应白键的降号。

例如，C和D之间的黑键有两个名称：C＃（C-Sharp）和Db（D-Flat）。这是因为它位于C的右侧，也位于D的左侧。

我们在本文中将使用“ Sharp”术语以避免混淆。另外，“ Notes”和“ Keys”这两个词可以互换使用。

您一定在物理课上听说过波浪。诸如电磁波，机械波，声波等之类的波在某个给定频率下围绕平衡反复振荡。

从数学上讲，波可以用如下的波浪方程来描述

其中，

=振幅或峰值

$f$ =频率

$t$ =时间

我们可以轻松地在Python中创建一个函数来生成一个关于时间的wave的NumPy数组，如以下代码所示：

您也可以使用某些库（例如matplotlib）绘制此数组，以清晰了解发生的情况。

440Hz的频率表示该波在一秒钟内完成了440个完整周期。换句话说，它在1/440秒内完成一个循环。

由于我们将1秒分为44100个部分，因此根据sample_rate，我们可以通过打印从0到int（44100/440）的元素来绘制一个周期。

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot(a_wave[0:int(44100/440)])
plt.xlabel('time')
plt.ylabel('Amplitude')
plt.show()

注意：如您所见，该周期在图中没有完全完成。理想情况下，此周期在100.227结束，但是由于我们使用的是离散时间间隔（在100），因此它与初始值（即0）略有不同。

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