java - 为什么这段代码会产生非常嘈杂的正弦波？

Question

我正在尝试用 Java 编写一个非常简单的声音合成器。我正在使用该javax.sound.sampled软件包。下面的代码有效，但正弦波非常嘈杂，听起来像在波旁播放某种安静的温暖噪音。

try {
    double sampleRate = 44100;
    //8 bits per sample, so a byte.
    AudioFormat audioFormat = new AudioFormat((float) sampleRate, 8, 1, true, false);
    SourceDataLine line = AudioSystem.getSourceDataLine(audioFormat);

    line.open(audioFormat);
    line.start();

    //A4
    double freq = 440.0;

    byte[] buf = new byte[1];

    //the formula for a sample is amplitude * sin(2.0 * PI * freq * time)
    for (int i = 0; i < sampleRate; i++) {
        double t = (i / (sampleRate - 1));
        double sample = 0.1 * Math.sin(2.0 * Math.PI * freq * t);

        //scaling the sound from -1, 1 to -127, 127
        buf[0] = (byte) (sample * (double) Byte.MAX_VALUE);

        line.write(buf, 0, 1);
    }

    line.drain();
    line.stop();
    line.close();
} catch (Exception e) {
    throw new RuntimeException(e);
}

我将生成的声音放入 EQ 中，以验证声音是否真的很嘈杂，果然：

主要频率是 440 赫兹，但还有一些其他频率不应该出现。为什么会这样？我如何解决它？

Answer 1

这是你的正弦波：

它非常参差不齐，因为您使用的是低位深度和低幅度。您只有 25 个不同的样本值可供选择。

如果您将幅度设置为 1.0，则使用 8 位样本的全部范围，这是您的正弦波：

这里将幅度保持在 0.1，但使用 16 位样本代替：

这两种选择显然都会减少噪音。