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5.3波形整形107
x【n】=cos(on)
x2【n】=-+-cos(2on)
x2【n】=-cos(-an)+-cos(on)+-cos(3on)
x4【n】=-cos(-2on)+-cos(0)+2-cos(2on)+-cos(4aon)
x3【n】=--cos(-3on)+-cos(-on)+-cos(on)+-cos(3on)+-cos(5on)
依此类推。可以看出,各个分数中的分子构成了帕斯卡三角形。概率的中心极限定理意味着每个第k行都可以用一条高斯曲线来近似,该曲线的标准差(对宽度的一种测量)正比于k的平方根。
负频率项(为了清晰起见,在这里它们被单独列了出来)将与正频率项合并在一起;频谱包络将以与图5.4所示环形调制例子一样的方法进行自我反褶。
只要系数,都是整数或0,那么这些展开式中所有正弦的所有幅度都将是非负的。此时,随着a的变化,所有的相位仍将保持是相干的,因此,随着a值的不断增大,我们可以获得一个展宽的频谱(而且幅度还可能剧烈增长)。另一方面,如果某些f,是正的,而另一些是负的,那么不同的展开式将彼此产生破坏性的干涉;这将产生一个听上去更为复杂的频谱演化。
还要注意,相邻的展开式都是仅包含奇次分音或仅包含偶次分音。如果转移函数(写成幂函数形式)恰好仅包含偶次幂项:
f(x)=f6+f6x2+fhx4+...
那么结果里也仅包含偶次分音,其声音听上去将比输入的正弦高一个八度。如果f(x)的展开式中仅包含奇次幂项,那么输出将仅包含奇次分音。即使f不能确切地表示成幂级数展开的形式(比如图5.3中的限幅函数),如果f是偶函数的话,上述结论仍然成立,即如果
f(-x)=f(x)
则只能得到偶次谐波,而如果f是一个奇函数,即f(-x)=-f(x)
则只能得到奇次谐波。
在使用波形整形产生指定频谱方面,已经提出了很多可以使用的数学技巧的。通过使用切比雪夫多项式作为转移函数,可以在基频的任何谐频上生成纯正弦【Leb79】【0J85】,由此出发就能继而构建任何所需的静态频谱(示例E05.chebychev.pd演示了这一点)。通过对一个幅度可变的正弦波进行波形整形可以生成多族(Families)频谱,这是更需要技