手把手教你用51單片機DIY音樂(lè )頻譜顯示器

每當看到家里的音箱功放上的幾排小燈，隨著(zhù)播放的音樂(lè )如波浪般跳躍，或者在電腦上打開(kāi)千千靜聽(tīng)這個(gè)音樂(lè )播放軟件時(shí)，看到那動(dòng)感的頻譜跟隨音樂(lè )節奏優(yōu)美的舞動(dòng)著(zhù)時(shí)，不禁思緒萬(wàn)千，要是自己某天能親手用普通的單片機DIY這么一個(gè)東東，那將是多么有成就感的事情，至少對我們電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，這是許多人曾經(jīng)夢(mèng)想過(guò)的。伴隨音箱里傳來(lái)的美妙音樂(lè )，原本只能“聽(tīng)”的音樂(lè )，現在卻還能“看”，給人帶來(lái)視覺(jué)上的炫酷享受。 本文將帶領(lǐng)你動(dòng)手探究其中的奧秘，你會(huì )發(fā)現她不再神秘，只要跟著(zhù)我一步一步動(dòng)手做，你一定可以成功做出來(lái)。讓我們給音樂(lè )賦予一個(gè)完美的視聽(tīng)極限，你還在等什么？馬上動(dòng)手吧！

下面我們將講解與制作有關(guān)的基礎理論知識，我將力求使音樂(lè )頻譜顯示的原理通俗易懂。當然，你如果實(shí)在等不及了，或者暫時(shí)沒(méi)時(shí)間弄明白也可以快速跳過(guò)本節，在制作篇直接跟我動(dòng)手開(kāi)始做。

理論基礎概述

正在閱讀本文的你可能會(huì )問(wèn)，制作這么神奇的東西，她到底是什么原理，需要用到些什么理論嗎?我能明白其中的原理嗎?

1) 你問(wèn)：什么是頻譜？什么是頻譜顯示？

我答：說(shuō)到“頻譜”這個(gè)詞，它好像是一種很神秘的東西，究竟什么是“頻譜”？這便要從波形本身的來(lái)源說(shuō)起。我們知道，一切聲音都是由振動(dòng)產(chǎn)生的。聲音之所以千變萬(wàn)化各不相同，是因為它們的振動(dòng)各不相同?？纯磁?，吉他或者其他的弦類(lèi)樂(lè )器，可以發(fā)現它的每一根琴弦的直徑都是不一樣的。琴弦越細，音調也就越高。反之則越低。顯然粗的弦就不如細的弦振動(dòng)得快或者說(shuō)是振動(dòng)的頻率高。產(chǎn)生音調高低的不同，就是由于振動(dòng)的頻率不同。很顯然頻率越高，音高也就越高。 頻率的單位是赫茲(簡(jiǎn)寫(xiě)為Hz)，赫茲 (1857-1894)，是德國物理學(xué)家，他發(fā)現了電磁波，為了紀念他，人們用它的名字來(lái)做為頻率的單位。所謂的一赫茲，就是一秒鐘振動(dòng)一次。那么440Hz呢，當然就是每秒振動(dòng)440次，這個(gè)聲音就是音樂(lè )中的標準A音，是樂(lè )器定音的標準。而鋼琴中央C的頻率則是261.63Hz。我們人的耳朵能夠聽(tīng)到的頻率范圍，是20Hz到20000Hz。低于這個(gè)頻率范圍的聲音叫次聲波，而高于這個(gè)頻率范圍的聲音叫做超聲波。所以我們能聽(tīng)到的音樂(lè )的頻率，即都在人耳可聽(tīng)到的這個(gè)范圍之內，約從20Hz到20KHz。 比如，下面的表格中是我們常見(jiàn)的一些人聲的基頻范圍

男低音 80-320Hz

男中音 96-387Hz

男高音 122-488Hz

女低音 145-580Hz

女高音 259-1034Hz

根據傅立葉分析，任何聲音可以分解為數個(gè)甚至無(wú)限個(gè)正弦波，而它們往往又包含有無(wú)數多的諧波分量。而它們又往往是時(shí)刻在變化著(zhù)。所以一個(gè)聲音的構成其實(shí)是很復雜的。將聲音的頻率分量繪制成曲線(xiàn)，就形成了頻譜。 對頻譜進(jìn)行分析的儀器就是頻譜分析儀，早期頻譜儀都是模擬分析的。