C＃で正弦波または方形波を作成する

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/203890

  •  03-07-2019
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質問

特定の周波数のオーディオ正弦波または方形波を生成するにはどうすればよいですか

機器を較正するためにこれを行うことを望んでいるので、これらの波はどれほど正確ですか？

役に立ちましたか？

解決

NAudio を使用して、サウンドカードに出力できる正弦波または方形波を出力する派生WaveStreamを作成できます。または WAV ファイルに書き込みます。 32ビットの浮動小数点サンプルを使用した場合は、-1から1の間で既にスケーリングされるため、sin関数から直接値を書き込むことができます。

精度に関しては、正確に正しい周波数を意味しますか、それとも正確に正しい波形を意味しますか？真の矩形波のようなものはありません。正弦波でさえ、他の周波数でいくつかの非常に静かなアーティファクトを持っている可能性があります。周波数の精度が重要な場合は、サウンドカードのクロックの安定性と精度に依存しています。そうは言っても、精度はほとんどの用途に十分であると思います。

8＆nbsp; kHzのサンプルレートで16ビットのサンプル（つまり、浮動小数点ではない）で1＆nbsp; kHzのサンプルを作成するサンプルコードを次に示します。

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));
}

他のヒント

これにより、周波数、持続時間、振幅を指定できます。これは100％.NET CLRコードです。外部DLLはありません。 WAV形式の MemoryStream を作成することで機能します。これは、ファイルをディスクに保存せずにメモリのみで作成するようなものです。次に、 System.Media.SoundPlayer で MemoryStream を再生します。

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)

C＃でサインを作成してwaveファイルに保存する

> 
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);
}

（他の誰でも） Mathnet

を使用して

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

  

正弦波

     

指定された長さの正弦波配列を生成します。これは次と同等です   スケーリングされた三角関数正弦関数を周期的な鋸歯に適用する   振幅2＆＃960;の。

     

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

     

Generate.Sinusoidal（length、samplingRate、frequency、amplitude、mean、phase、delay）

e.g 

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

配列{0、5.9、9.5、9.5、5.9、0、-5.9、...}を返します

そしてまたあります

Generate.Square(...

これは

  

周期的な方形波を作成...

精度について話すことはできません。

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