产生谐波序列的 Java 程序

这是一个用 Java 编写的产生谐波序列的程序。谐波序列指的是一种数学序列，其每个元素等于正弦函数的某个频率的值。在该程序中，通过构造正弦函数来产生不同频率的谐波序列。

代码实现

程序的核心代码如下：

public class HarmonicSeries {
    // 采样频率
    private static final int SAMPLE_RATE = 44100;
    // 振幅
    private static final double AMPLITUDE = 0.5;

    public static double[] getHarmonicSeries(int frequency, int duration) {
        int numSamples = duration * SAMPLE_RATE;
        double[] samples = new double[numSamples];
        double increment = 2 * Math.PI * frequency / SAMPLE_RATE;
        double angle = 0;
        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
            samples[i] = AMPLITUDE * Math.sin(angle);
            angle += increment;
        }
        return samples;
    }
}

该代码实现了一个类 HarmonicSeries，其中包含了一个静态方法 getHarmonicSeries，可以根据指定的频率和时长产生一个相应的谐波序列，并将其存储在一个长度为 numSamples 的数组中返回。

在方法中，我们首先根据采样频率和时长计算出谐波序列中的样本数 numSamples，然后创建一个长度为 numSamples 的数组 samples，用于存储谐波序列。接下来，我们根据指定的频率和采样频率计算出每个样本点对应的正弦函数的变化量 increment，然后通过一个循环依次计算出谐波序列中每个样本点的值，并将其存储在数组中。

调用示例

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 HarmonicSeries 类产生一个频率为 440Hz、时长为 1s 的谐波序列，并将其写入到一个 WAV 音频文件中：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int frequency = 440;
        int duration = 1;
        double[] samples = HarmonicSeries.getHarmonicSeries(frequency, duration);

        WaveFileWriter.write("test.wav", samples);
    }
}

在上面的代码示例中，我们首先定义一个频率和时长，然后调用 HarmonicSeries 类的静态方法 getHarmonicSeries 生成相应的谐波序列。最后，我们使用 WaveFileWriter 写入一个 WAV 音频文件，该文件包含了生成的谐波序列。

总结

通过本文的介绍，我们了解了如何使用 Java 编写一个产生谐波序列的程序，该程序可以方便地生成不同频率的正弦波，并将其存储在数组中返回。该程序可以方便地扩展到更复杂的应用场景，例如音乐合成、信号处理等。