javawaveformsound-synthesis

Reduce harmonics generating a pure tone in Java


I'm trying to develop an static method in Java to generate a pure tone.

In the begining it seemed easy, but when I've try to write the double array to the loudspeakers I appreciate too much harmonics.

I test it with an spectrum analyzer (sonometer) and then, also I've drawn in a graphic the array resultant. When I've done it I've seen the problem:

It's about the wave form, it's abrupted. I want to smooth this array, but I don't know how to do it.

This is the code:

/**
 * Genera un tono puro.
 * @param bufferSize Tamaño del buffer.
 * @param fs Frecuencia de muestreo.
 * @param f0 Frecuencia central. 
 * @return El tono puro.
 */
public static double[] generateTone(int bufferSize, int fs, int f0) {
    double[] tone = new double[bufferSize]; // Tono
    double angle; // Ángulo del tono

    // Sólo hace falta recorrer la mitad del array, ya que hay simetría:
    for (int i = 0; i < tone.length / 2; i++) {
        angle = 2 * Math.PI * f0 * i / fs; // Calculamos la variación del ángulo

        // Tenemos que conseguir que la señal sea menos abrupta para reducir al máximo los armónicos):
        tone[2 * i + 1] = tone[2 * i] = Math.sin(angle); // Aprovechamos la simetría
    }

    return tone;
} // getSinus()

Solution

  • This is the definitive code:

    /**
     * Genera un tono puro.
     * @param bufferSize Tamaño del buffer.
     * @param fs Frecuencia de muestreo.
     * @param f0 Frecuencia central. 
     * @return El tono puro.
     */
    public static double[] generateTone(int bufferSize, int fs, double f0) {
        double[] tone = new double[bufferSize]; // Tono
        double angle; // Ángulo del tono
    
        for (int i = 0; i < tone.length; i++) {
            angle = 2 * Math.PI * f0 * i / fs; // Calculamos la variación del ángulo
            tone[i] = Math.sin(angle); // Cada muestra se obtiene a partir del seno del ángulo
        }
    
        return tone;
    } // generateTone()
    

    A main() to test it:

    public static void main(String[] args) {
        double[] x; // Señal de entrada (en nuestro caso es un tono puro a 250 Hz)
        int bufferSize = 1024;
        int fs = 44100;
        double f0 = ((float) fs / (float) bufferSize);
        System.out.println("f0 =  " + f0);
    
        x = GSignals.generateTone(bufferSize, fs, f0); // Generamos la señal de entrada
    } // main()