3、Web Audio API 中的振荡器：原理、类型与应用

Web Audio API 中的振荡器：原理、类型与应用

在音频处理领域，振荡器是生成周期性波形的关键组件。下面将深入探讨振荡器的基本原理、Web Audio API 中的 OscillatorNode 的使用，以及如何创建自定义波形。

振荡器基础理论

振荡器本质上是周期性波形，在声音设计中无处不在，也是许多合成技术的基础。理解振荡器和振荡是所有信号处理的核心。

考虑一个连续的周期函数，以频率 $f_s$ 进行采样。采样后的信号无法重现高于 $f_s/2$ 的频率，这一现象被称为混叠（aliasing）。例如，频率为 $0.7f_s$ 的正弦波以频率 $f_s$ 采样时，采样结果可能同样代表频率为 $0.3f_s$ 的正弦波。对于采样频率 $f_s$，任何频率为 $f_c$（其中 $0 ≤ f_c < f_s/2$）的周期信号，与频率为 $Nf_s + f_c$ 或 $Nf_s - f_c$（$N$ 为任意整数）的信号是无法区分的。

混叠会导致高于 $f_s/2$ 的频率被错误地解释为原始信号中不存在的低频，从而产生听觉上的瑕疵。为避免混叠，可以采用香农 - 奈奎斯特采样定理（Shannon - Nyquist sampling theorem），即始终以至少两倍于信号中最高频率的频率对信号进行采样，或者在采样前去除所有高于采样率一半的频率。$f_s/2$ 被称为奈奎斯特频率（Nyquist frequency）。

任何频率为 $f_0$ 的周期函数 $x(t)$ 都可以用傅里叶级数表示。傅里叶级数提供了一种方便的方法来近似采样信号，避免混叠的发生。如果以采样频率 $f_s$ 对信号进行采样，我们只保留傅