音频示波器与频谱分析
音频示波器
音频示波器是 phyphox 里最直观的声音分析工具——它实时显示麦克风捕获的声波波形,每次显示最近 10ms 的片段:

- 横轴:时间(ms)
- 纵轴:信号幅度(无量纲,因为音频振幅没做硬件校准)
- 边沿触发:设置一个阈值,只在信号上升/下降过阈值时开始显示——这样能稳定捕捉周期性信号
适合看什么
| 声音类型 | 波形特征 |
|---|---|
| 纯音(音调生成器) | 完美正弦波 |
| 乐器(小提琴) | 有丰富谐波的准周期性波 |
| 语音 | 准周期(元音)+ 噪声(辅音) |
| 噪声 | 无规律随机波形 |
| 拍频 | 两个频率接近的音叠加后的包络变化 |
音频频谱
对声波做 FFT(快速傅里叶变换)就能看到它的频率组成——哪些频率的能量强,哪些弱。

- 纯音:只有一个尖峰在基频位置
- 乐器:基频 + 多个谐波(整数倍基频的小尖峰)
- 白噪声:平的谱(所有频率能量均等)
- 粉红噪声:随频率递增的谱
音频频谱特别适合用来观察共振现象——当你对着一个空瓶子吹气改变音调,或者拨动一根琴弦的不同位置,频谱上会有明显变化。
频率历史实验
频率历史实验持续追踪麦克风检测到的"主导频率"随时间的变化,画成频率-时间图。这比单次 FFT 更适合观察频率随时间变化的现象(比如滑音、多普勒效应)。
进阶:音频自相关
自相关实验用于精确测量单一频率信号的频率——它的原理是对信号和它自己做延迟叠加,当延迟等于周期时出现峰值。对于纯音或乐器音,自相关方法比 FFT 更精确。