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《程序员的音乐理论:从零推导乐理系统》

标签:
#音乐理论 #编程 #Web_Audio_API #声学物理 #数学原理 #计算机科学

总结:

本文从物理和算术的第一性原理出发,用 JavaScript 代码逐步推导出整个西方音乐理论体系。作者不依赖记忆,而是通过编程和听觉验证,解释了为什么音乐有十二个音、为什么大调音阶是那个形状、为什么和弦听起来和谐,以及乐谱本质上是一种序列化格式。核心洞察是:音乐理论并非 arbitrary 的约定,而是物理(泛音列)和数学(简单整数比)的自然结果。

文章要点:

1. 声音的本质是随时间变化的数字 — 音频就是每秒 44,000 次描述扬声器位置的数字列表,频率即音高,440Hz 只是人为约定的基准。

2. 音色来自你没要求的频率 — 任何乐器发出的都不是单一频率,而是基频的整数倍(泛音列)。不同波形(正弦、三角、方波、锯齿波)本质上是泛音配方的差异,这解释了为什么小提琴和小号音色不同。

3. 八度是频率翻倍,音高是乘法关系 — 220Hz、440Hz、880Hz 听起来是"同一个音",因为高八度的所有泛音都包含在低八度的泛音列中。因此整个音高问题简化为"如何把倍频区间分割"。

4. 简单整数比听起来和谐 — 2:1(八度)、3:2(五度)、4:3(四度)、5:4(大三度)听起来协和,是因为它们的泛音列有大量重叠;而复杂比例(如 √2)产生拍频和粗糙感。协和的本质是耳朵能快速找到重复模式。

5. 十二音律是数学妥协 — 纯五度(3:2)叠 12 次不等于 7 个八度(2^7),这个无法修复的误差叫"毕达哥拉斯音差"。现代十二平均律将八度均分为 12 份(每份是 2 的 12 次方根),虽然除了八度都不纯,但让所有调都能用。12 之所以被选中,是因为它是第一个能把五度误差控制在约 0.1% 以内的数字。

6. 音阶是间隔数组 — 大调音阶 [2,2,1,2,2,2,1] 只是一个七元素数组,加起来为 12。自然小调是它的旋转(从第 5 位开始),七种调式则是同一数组的 7 种循环移位,这让作者感叹"音乐理论终于不再像 arbitrary 的 trivia"。

7. 和弦是隔一个音取的堆叠 — 三和弦 [0,2,4] 取音阶中每隔一个的音,大三和弦 [0,4,7] 与小三和弦 [0,3,7] 只差一个半音,却代表了西方音乐两大情感极。七和弦加入第四个音后,音乐开始从"圣咏"变成"爵士"。

8. 调内七和弦是自然涌现的 — 在一个大调音阶上,从七个音级分别构建三和弦,会自动得到:I(大三)、ii(小三)、iii(小三)、IV(大三)、V(大三)、vi(小三)、vii°(减三)。罗马数字标记是相对寻址,移调只需加一个常数。

9. 张力与解决有物理基础 — V7 → I 是最强的解决感,因为 V 和弦中的 B(导音)距 I 的根音只差半音,且 V7 包含三全音(B-F,√2 比例,最不稳定),这两个音分别向相反方向移动半音到达稳定位置。

10. 乐谱是带 header 的序列化格式 — 五线谱本质是针对"实时阅读、手在忙"场景优化的数据格式:纵轴是音阶度数(非线性频率),谱号定义坐标原点,升降号是 escape hatch,调号是 DRY 原则(常量提升),时值是 2 的负幂次,附点是二进制分数,速度(BPM)把拍子映射到秒。

URL:
https://runjs.app/blog/music-theory-for-programmers Music theory for programmers
《hucre:零依赖的电子表格引擎》

标签:
#Web开发 #TypeScript #电子表格 #Xlsx #Csv #Ods #数据转换 #零依赖 #流式处理 #数据验证 #无障碍访问

总结:

文章要点:
1. 核心定位:一个纯 TypeScript 编写的零依赖电子表格引擎,支持读写 XLSX、CSV、ODS、JSON、NDJSON、XML、HTML 等多种格式,可在 Node.js、Deno、Bun、浏览器、Cloudflare Workers 等任意平台运行
2. 极致轻量:完全支持 Tree Shaking,按需导入,CSV 模块仅 3.7KB gzip,完整库 129KB gzip,远小于 SheetJS(300KB)和 ExcelJS(500KB)
3. 多格式统一 API:通过 read() 自动检测格式,write() 支持 9 种输出格式(XLSX、ODS、CSV、TSV、JSON、NDJSON、XML、HTML、Markdown),大幅降低多格式处理的心智负担
4. 流式处理:支持 XLSX、CSV、NDJSON、ODS、XML 的流式读写,可处理百万级数据而不爆内存;300万行 XLSX 流式写入峰值内存仅 70MB,而增量写入器需要 1GB+
5. 功能全面:支持单元格样式、条件格式(13 种)、数据验证、超链接、图片(含 SVG)、图表(柱状/折线/饼图等)、数据透视表、迷你图、冻结窗格、密码保护、Excel 2024 原生复选框、模板引擎等
6. 往返保真:openXlsx/saveXlsx 路径可保留图表、VBA 宏、切片器、时间线过滤器等 hucre 不原生建模的部分,实现无损编辑他人文件
7. 数据验证与无障碍:内置 Schema 验证(类型强制、正则、枚举、范围),以及 WCAG 2.1 AA 无障碍审计(对比度检查、缺失替代文本、表头检测等)
8. 遗留格式支持:可读取 XLS(Excel 97-2003)和 XLSB(二进制 Excel)文件,自动检测格式
9. 开发体验友好:提供 Builder API 链式调用、对象简写读写(readObjects/writeObjects)、CLI 工具(格式转换、检查、验证)、单元格工具函数(行列转换、范围解析)
10. 明确的能力边界:不实现公式计算引擎、不支持 XLS/XLSB 写入、部分高级图表类型(气泡图/雷达图等)仅支持读取和往返、流式 ODS 写入不带样式

URL:https://github.com/productdevbook/hucre GitHub - productdevbook/hucre: Zero-dependency spreadsheet engine. Read & write XLSX, CSV, ODS. Pure TypeScript, works everywhere.
 
 
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