NAudio音频开发：使用SignalGenerator生成并播放正弦波信号-优快云博客

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NAudio音频开发：使用SignalGenerator生成并播放正弦波信号

NAudio Audio and MIDI library for .NET 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/na/NAudio

前言

在音频处理和开发领域，生成各种基础波形信号是一项基本而重要的功能。NAudio作为.NET平台下强大的音频处理库，提供了SignalGenerator类来简化这一过程。本文将详细介绍如何使用NAudio生成正弦波等基础音频信号，并实现播放功能。

SignalGenerator类简介

SignalGenerator是NAudio库中的一个实用类，专门用于生成各种标准音频信号。它支持多种波形类型，包括：

正弦波(Sin)
三角波(Triangle)
方波(Square)
锯齿波(SawTooth)
粉红噪声(PinkNoise)
白噪声(WhiteNoise)
扫频信号(Sweep)

生成正弦波信号

让我们从一个简单的例子开始，生成500Hz的正弦波信号：

var sineWave = new SignalGenerator() { 
    Gain = 0.2,  // 增益设置为20%，防止音量过大
    Frequency = 500,  // 频率设置为500Hz
    Type = SignalGeneratorType.Sin  // 指定为正弦波
};

这里有几个关键参数需要注意：

Gain：控制输出信号的幅度，范围通常在0到1之间。设置为0.2意味着信号幅度为最大值的20%，这是一个安全的音量级别。
Frequency：信号的频率，单位为Hz。500Hz是人耳能清晰听到的中频声音。
Type：指定生成的波形类型，这里我们选择正弦波。

控制播放时长

SignalGenerator会无限生成音频信号，因此我们需要控制播放时长。有两种方法可以实现：

手动停止：在合适的时候调用WaveOutEvent的Stop方法
使用Take方法：指定只取前N秒的音频数据

推荐使用第二种方法，代码示例如下：

var sine20Seconds = sineWave.Take(TimeSpan.FromSeconds(20));

完整播放示例

下面是一个完整的播放20秒正弦波的示例代码：

var sine20Seconds = new SignalGenerator() { 
    Gain = 0.2, 
    Frequency = 500,
    Type = SignalGeneratorType.Sin}
    .Take(TimeSpan.FromSeconds(20));

using (var wo = new WaveOutEvent())
{
    wo.Init(sine20Seconds);
    wo.Play();
    
    // 等待播放完成
    while (wo.PlaybackState == PlaybackState.Playing)
    {
        Thread.Sleep(500);
    }
}

其他波形生成示例

除了正弦波，SignalGenerator还可以生成其他常见波形：

三角波

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Frequency = 500,
    Type = SignalGeneratorType.Triangle
}

方波

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Frequency = 500,
    Type = SignalGeneratorType.Square
}

锯齿波

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Frequency = 500,
    Type = SignalGeneratorType.SawTooth
}

噪声信号

NAudio支持两种噪声信号，注意噪声信号的Frequency参数无效：

粉红噪声

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Type = SignalGeneratorType.PinkNoise
}

白噪声

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Type = SignalGeneratorType.WhiteNoise
}

扫频信号

扫频信号是一种频率随时间变化的信号，常用于音频测试：

new SignalGenerator() {
    Gain = 0.2,
    Frequency = 500,  // 起始频率
    FrequencyEnd = 2000,  // 结束频率
    Type = SignalGeneratorType.Sweep,
    SweepLengthSecs = 2  // 扫频周期(秒)
}