神笔马良——把图形「画」在音频里（译文 Draw Into Sound）

作者：野比 （[e-mail]）

时间：May, 2012

封面图片为野比原创，请勿未经允许私自引用

这是意大利人 Angelo Gattuso（evol76）2008 年 12 月 22 日发表的文章。由本人翻译成中文。

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原作者 Angelo Gattuso (evol76)

国籍 意大利 

Angelo Gattuso（安吉罗·刚图索——译者按）2003 年 11 月毕业于都灵理工大学软件工程专业。

他目前从事软件工程师，开发和策划商业软件。在 ASP.NET 和三层架构软件方面都有涉足。

他喜欢音乐、读书还有烹饪——其实他更喜欢吃。

 

介绍

本文的点子是「把图形画到声音里去」，尤其是画到声音的频域之中。

声音可以用多种方式表示。通常，可以用「幅度 - 时间」图（波形）和「频率 - 时间」图（频谱）来表示。

下图显示了声音在时域中的幅度波形：

 

 

图中，X 轴为时间，Y 轴为声音幅度。第二类音频信号的显示方式是显示其不同的频率组成：

 

 

图中，X 轴为时间，Y 轴为频率。浅色（白）代表高该频率成分强度较高，深色（黑）表示强度较低。

可以从图中看到，声音是如何在频率和时间上变化的。

 

快速傅里叶变换

快速傅里叶变换是将信号（在这里，就是音频信号）变换到其频域的一种操作。

之后，可以看到输入信号的频率组成方式。快速傅里叶变换（FFT）是一种高效计算傅里叶变换的算法。

 

 

逆操作（IFFT，逆傅里叶变换）从频域获取数据，输出时域值。我们可以利用该算法将图形画到音频中。

我们将图形作为频域信号的输入，然后应用 IFFT 算法，就可以得到音频的波形用于生成输出的 wave 文件。

 

程序

 

 

图中的黑板是音频信号的「频率 - 时间」图。点击「开始（Start）」按钮左边的方框，

可以改变画笔颜色，然后可以用该种颜色在黑板上绘制图形。

使用较深的颜色（如深灰）可以获得较好的处理结果。

点击「开始（Start）」按钮，利用 IFFT 算法计算数据，并生成输出音频文件。

现在我们画点东西：

 

 

我们可以用 Cooledit 之类的程序来查看结果。

（下图显示的是一个 wav 文件的「频率 - 时间」图，而非我们通常见到的波形图——译者按）

 

 

代码

程序使用 C# 编写。这里我们用到了 2 个基础库：

·Garrett Hoofman 的 Wave File Library。该库用于产生 wav 输出文件

·任意 IFFT 算法库

[csharp] view plaincopyprint?

1. using System;  
2. using System.Collections.Generic;  
3. using System.Text;  
4. using System.Drawing;  
5. using WaveLibrary;  
6.   
7. namespace Img2Wav  
8. {  
9.     class Core_Img2Wav  
10.     {  
11.           
12.         private const double MAX_DATA = +50;  
13.         private const double MIN_DATA = -50;  
14.   
15.         private const String NoInputBitmap = "No input bitmap";  
16.   
17.         public Bitmap InputBitmap { get; set; }  
18.         public WaveFile OutputWav { get; set; }  
19.   
20.         public void Start()  
21.         {  
22.             int NumSamples = InputBitmap.Width * InputBitmap.Height;  
23.             byte[] Samples = new byte[NumSamples];  
24.             OutputWav = new WaveFile(1, 16, 44000);  
25.             if (InputBitmap == null) throw new Exception(NoInputBitmap);  
26.             double[] data = new double[InputBitmap.Height];  
27.   
28.             int w = 0;  
29.             for (int i = 0; i < InputBitmap.Width; i++)   
30.             {  
31.                 for (int j = 0; j < InputBitmap.Height; j++)  
32.                 {  
33.                     Color C = InputBitmap.GetPixel(i,j);  
34.                     data[j] = (C.R + C.G + C.B ) / 3;  
35.                 }  
36.   
37.                 FFT_Img2Wav.inverse(data);  
38.                                   
39.                 for (int x = 0; x < data.Length; x++)  
40.                 {  
41.                     Samples[w] = (byte)(MAX_DATA * data[x]);  
42.                     w++;  
43.                 }  
44.             }  
45.   
46.             OutputWav.SetData(Samples,NumSamples);  
47.         }  
48.     }  
49. }  

许可

本文及相关源代码和文件，适用 The Code Project Open Licen (CPOL)

 

关于版权

前段时间和老外Aisha Ikram聊天（之前翻译过他的《C#快速入门》等作品），AI说有个中国朋友看到有他的文章，但署名不是他。AI就把链接

发给我，我一看是我翻译的，但我的名字和原发站都没有。哈哈，就剩「人棍」，那哥们给去头去尾切的光溜溜的。

其实说真的，我也觉得在中国老外的那些 License 都是防君子的。但好歹也要装一下吧？

哈哈，开玩笑，个人行为，个人负责。