傅里叶变换:你的耳朵每时每刻都在做的数学题
小盒子童鞋
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傅里叶变换:你的耳朵每时每刻都在做的数学题
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1807 年,一位省长想弄明白一只铁环是怎样冷却的,却写下了一个惊人的断言:几乎任何曲线,都能拆成一组正弦波的和。
两百多年后,这个想法藏在你听的每一首歌、拍的每一张照片、打的每一通电话里。
这部影片像一首乐曲:序曲、五个乐章、尾声。
纸上的墨迹是“时域”,黑暗中的光是“频域”,傅里叶变换就是两者之间的那面棱镜。
片中的每一条波、每一个频谱、每一次重建,都是实际计算出来的;你听到的和弦、方波和扫频,就是画面上那条波本身。
章节时间码:
00:00 序曲 · 一个和弦(耳朵里的数学题)
01:43 第一乐章 · 热(1807,一只铁环与一个大胆的断言)
04:08 第二乐章 · 圆(一千个圆画出傅里叶本人)
05:51 第三乐章 · 棱镜(傅里叶变换到底在做什么)
07:52 第四乐章 · 快(FFT:一万亿次变两千万次)
09:45 第五乐章 · 回响(MP3、JPEG、5G、核磁共振、DNA)
11:16 尾声 · 余音
说明:
旁白:AI 语音合成(MiniMax)
部分实拍画面:AI 生成(已在画面中标注);黄铜绘图机为 Blender 三维渲染
肖像:Wikimedia Commons,公有领域;拉格朗日、蒙日像 Wellcome Collection(CC BY 4.0)
MRI 图像:511KeV,CC BY-SA 4.0,Wikimedia Commons
DFT/FFT 耗时:Apple M5 笔记本单线程实测,N = 2^20,双精度;直接计算 1050.5 秒(17 分 30 秒),FFT 中位数 18.98 毫秒,两者结果逐项最大差 8.1×10⁻¹¹
音乐与音效:程序合成(全部由正弦波叠加而成)