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2013年03月23日 星期六 放大 缩小 默认   
傅立叶音乐
Andrew Boyd 姜小龙
  Andrew Boyd(安德鲁·博伊德) 文  姜小龙 译

  许多下载歌曲的人,从来没听说过十八世纪法国数学家约瑟夫·傅立叶。但他首创的理论却深刻影响今天我们怎样听音乐。

  声音是以声波形式传播。当立体声音响将音乐传到扩音器时,实际上只是电子波传到那里,波动使扩音器振动发出声音。

  如果我们能看见声波图形,它只是随时间变化、上下变动的曲线。不同的波型代表不同的声音。一种电脑存贮声波的方法,是记录在某一特定时刻的波峰或波谷。例如我对麦克风说话时,录音机记录下每一时刻,我的声波的高度。录制优质光盘一般的频率大约是每秒4万4千次。

  唯一的问题是,这种方法录制的声音产生文件体积如此之大,从而导致在互联网上文件传送时间过长。因此,我们需要一种方法来缩小文件体积,从而缩短网上文件传送时间。

  这时傅立叶从远古走来,为我们提供一个解决问题的方法。他发现宇宙中一个奇妙的事实:不管多复杂的波形,都可分解成一组非常简单的正弦曲线!

  傅立叶示范给我们,如何将任何声波分解成一组不同节奏与音量的正弦波,数学上称之为傅立叶变换。该变换给我们的启迪是:我们可以同时演奏所有被分解的正弦波,来重造原始的声音!

  我承认,很难想象,著名的勃兰登堡协奏曲是由一些简单正弦波迭加而成。但是如果你从互联网上下载徳国音乐家巴赫的这部巨作,这个假设与亊实相差不远,因为英特网主流语音格式MP3,正是采用傅立叶变換原理来分解声波的。因为人的听觉有误差,重建声音听上去很像原来的声音。

  因为一些声音损失于转换之中,MP3也许不是一种完美格式。但是文件体积的缩小补偿了这种损失。MP3只是原始文件体积的十分之一左右,并且声音质量好到既使用高档音响播放MP3音乐,大多数人根本听不出任何区别。这个例子仅仅是许多给人们带来愉悦的工程解决方案实例之一,其原理起源于少为人知的地点、久远的从前,那时人们也许做梦都不会想到,音乐可以被录制下来。

     
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