Crear onda sinusoidal u cuadrada en C #

Question

¿Cómo genero una onda sinusoidal o cuadrada de audio de una frecuencia dada?

Espero hacer esto para calibrar el equipo, entonces, ¿qué tan precisas serían estas ondas?

Answer 1

Puede usar NAudio y crear un WaveStream derivado que genere ondas sinusoidales o cuadradas que podría enviar a la tarjeta de sonido o escriba a un archivo WAV . Si usó muestras de coma flotante de 32 bits, podría escribir los valores directamente de la función sin sin tener que escalar, ya que ya va entre -1 y 1.

En cuanto a la precisión, ¿quiere decir exactamente la frecuencia correcta o exactamente la forma de onda correcta? No existe una onda cuadrada verdadera, e incluso la onda sinusoidal probablemente tendrá algunos artefactos muy silenciosos en otras frecuencias. Si lo que importa es la precisión de la frecuencia, usted depende de la estabilidad y precisión del reloj en su tarjeta de sonido. Dicho esto, me imagino que la precisión sería lo suficientemente buena para la mayoría de los usos.

Aquí hay un código de ejemplo que hace una muestra de 1 & nbsp; kHz a una frecuencia de muestreo de 8 & nbsp; kHz y con muestras de 16 bits (es decir, no en coma flotante):

int sampleRate = 8000;
short[] buffer = new short[8000];
double amplitude = 0.25 * short.MaxValue;
double frequency = 1000;
for (int n = 0; n < buffer.Length; n++)
{
    buffer[n] = (short)(amplitude * Math.Sin((2 * Math.PI * n * frequency) / sampleRate));
}

Answer 2

Esto le permite dar frecuencia, duración y amplitud, y es un código 100% .NET CLR. No hay archivos DLL externos. Funciona creando un MemoryStream con formato WAV que es como crear un archivo solo en la memoria, sin almacenarlo en el disco. Luego reproduce ese MemoryStream con System.Media.SoundPlayer .

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Windows.Forms;

public static void PlayBeep(UInt16 frequency, int msDuration, UInt16 volume = 16383)
{
    var mStrm = new MemoryStream();
    BinaryWriter writer = new BinaryWriter(mStrm);

    const double TAU = 2 * Math.PI;
    int formatChunkSize = 16;
    int headerSize = 8;
    short formatType = 1;
    short tracks = 1;
    int samplesPerSecond = 44100;
    short bitsPerSample = 16;
    short frameSize = (short)(tracks * ((bitsPerSample + 7) / 8));
    int bytesPerSecond = samplesPerSecond * frameSize;
    int waveSize = 4;
    int samples = (int)((decimal)samplesPerSecond * msDuration / 1000);
    int dataChunkSize = samples * frameSize;
    int fileSize = waveSize + headerSize + formatChunkSize + headerSize + dataChunkSize;
    // var encoding = new System.Text.UTF8Encoding();
    writer.Write(0x46464952); // = encoding.GetBytes("RIFF")
    writer.Write(fileSize);
    writer.Write(0x45564157); // = encoding.GetBytes("WAVE")
    writer.Write(0x20746D66); // = encoding.GetBytes("fmt ")
    writer.Write(formatChunkSize);
    writer.Write(formatType);
    writer.Write(tracks);
    writer.Write(samplesPerSecond);
    writer.Write(bytesPerSecond);
    writer.Write(frameSize);
    writer.Write(bitsPerSample);
    writer.Write(0x61746164); // = encoding.GetBytes("data")
    writer.Write(dataChunkSize);
    {
        double theta = frequency * TAU / (double)samplesPerSecond;
        // 'volume' is UInt16 with range 0 thru Uint16.MaxValue ( = 65 535)
        // we need 'amp' to have the range of 0 thru Int16.MaxValue ( = 32 767)
        double amp = volume >> 2; // so we simply set amp = volume / 2
        for (int step = 0; step < samples; step++)
        {
            short s = (short)(amp * Math.Sin(theta * (double)step));
            writer.Write(s);
        }
    }

    mStrm.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
    new System.Media.SoundPlayer(mStrm).Play();
    writer.Close();
    mStrm.Close();
} // public static void PlayBeep(UInt16 frequency, int msDuration, UInt16 volume = 16383)

Answer 3

Pruebe desde Crear seno y guardar en un archivo wave en C #

private void TestSine()
{
    IntPtr format;
    byte[] data;
    GetSineWave(1000, 100, 44100, -1, out format, out data);
    WaveWriter ww = new WaveWriter(File.Create(@"d:\work\sine.wav"),
        AudioCompressionManager.FormatBytes(format));
    ww.WriteData(data);
    ww.Close();
}

private void GetSineWave(double freq, int durationMs, int sampleRate, short decibel, out IntPtr format, out byte[] data)
{
    short max = dB2Short(decibel);//short.MaxValue
    double fs = sampleRate; // sample freq
    int len = sampleRate * durationMs / 1000;
    short[] data16Bit = new short[len];
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        double t = (double)i / fs; // current time
        data16Bit[i] = (short)(Math.Sin(2 * Math.PI * t * freq) * max);
    }
    IntPtr format1 = AudioCompressionManager.GetPcmFormat(1, 16, (int)fs);
    byte[] data1 = new byte[data16Bit.Length * 2];
    Buffer.BlockCopy(data16Bit, 0, data1, 0, data1.Length);
    format = format1;
    data = data1;
}

private static short dB2Short(double dB)
{
    double times = Math.Pow(10, dB / 10);
    return (short)(short.MaxValue * times);
}

Answer 4

(para cualquier otra persona) usando Mathnet

https://numerics.mathdotnet.com/generate.html

  

Sinusoidal

     

Genera una matriz de onda sinusoidal de la longitud dada. Esto es equivalente a   aplicando una función seno trigonométrica escalada a un diente de sierra periódico   de amplitud 2 & # 960 ;.

     

s (x) = A & # 8901; sin (2 & # 960; & # 957; x + & # 952;)

     

Generate.Sinusoidal (longitud, frecuencia de muestreo, frecuencia, amplitud, media, fase, retraso)

por ejemplo

 Generate.Sinusoidal(15, 1000.0, 100.0, 10.0);

devuelve la matriz {0, 5.9, 9.5, 9.5, 5.9, 0, -5.9, ...}

y también hay

Generate.Square(...

que lo hará

  

crea una onda cuadrada periódica ...

no se puede hablar de precisión.