使
EN·中文

本轮

一条正弦波,不过是一个旋转的点从侧面看过去的样子。所以正弦波之,就是一摞旋转的圆,每个都骑在上一个的末端上。看它们转 —— 再看最后那个末端画出你的波。

从旋转的圆到一个波

叠一个波里的每个谐波,都变成一个:它的大小是那条正弦波的多少,它以那个谐波的速度旋转(第 3 谐波转得快 3 倍)。这些圆首尾相连,而最末端被一路拖着走 —— 它的高度随时间画出的轨迹,就是这个波。

看圆画图 ▶

挑一个目标波形,看这摞圆旋转。右边橙色的末端连着它正在画的曲线。大圆是缓慢、宽阔的笔触;小而快的圆添加尖锐的角。

为什么这就是全部秘密

大圆,定大形

第一个、最大的圆做了大部分工作 —— 它决定整体的上下起伏。它是这个波里最响的「音调」。

小圆,添细节

那些又小又快的圆,单独几乎挪不动末端,但合在一起就把光滑的运动「啪」地折出尖角。去掉它们,波就变模糊了。

这和你在大学里会遇到的傅里叶变换是同一套数学 —— 只是写成 ei·2πkt 而不是「一个旋转的圆」。它们的意思完全一样:一个给定大小的圆,以给定速度旋转。一旦你看过这些圆,那个吓人的指数,就只是你早已见过它动起来的那个东西的一个标签罢了。

接下来:绕圈机器展示反向的把戏 —— 给定一个波,变换如何找出藏在里面的那些圆。