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數(shù)字信號處理課程設計--基于matlab的音樂信號處理和分析(文件)

2024-12-01 21:07 上一頁面

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【正文】 for n=0:N1 if n==(N1)/2 hd(n+1)=wc/pi。一生有你39。 n=0:(N01)。 %調制頻率濾波 y2=cos(n**pi)。 y4=y3.*y239。 Rp=1。 [b,a]=butter(N,Wc)。) xlabel(39。) y5=filter(b,a,y4)*2。 f4=fft(y4)。 figure subplot(4,1,1),plot(w,abs(f1)*2/N0)%調制前的原信 13 號頻域圖; title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) subplot(4,1,3),plot(w,abs(f4)*2/N0) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) %用窗函數(shù)設計 FIR濾波器 N=33。%矩形窗 w2=blackman(N)。 W=2/M*[0:M1]。 db2=20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)))。) subplot(2,2,2)。plot(W,abs(fh2)) title(39。布萊克曼窗分貝 39。 f7=fft(y7)。 W2=2/M2*[0:M21]。w39。用矩形窗濾波后的頻域圖 39。Y6(w)39。w39。 17 0 0 . 5 1 1 . 5 200 . 511 . 5矩形窗幅度0 0 . 5 1 1 . 5 2 1 0 0 5 0050矩形窗分貝0 0 . 5 1 1 . 5 200 . 511 . 5布萊克曼窗幅度0 0 . 5 1 1 . 5 2 1 5 0 1 0 0 5 0050布萊克曼窗分貝 分析 2: 對 FIR 窗函數(shù)濾波器的設計參 數(shù)進行選定: 矩形窗( boxcar):濾波器的截止頻率 wc=,濾波器的階數(shù) N=33,阻帶衰減為 25db;布萊克曼窗( blackman):濾波器的截止頻率 wc=,濾波器的階數(shù) N=33,阻帶衰減為 80db。若想提高矩形窗的濾波效果可采取增加階數(shù)的方法,但這種情況下會增加不必要的開支,所以在選定濾波器的時候要權衡各方面的條件,力爭達到一個各方都滿意的結果。 理論基礎 : Rand 函數(shù)介紹: rand 函數(shù)產生由在( 0, 1)之間均勻分布的隨機數(shù)組組成的 數(shù)組。一生有你39。 N0=length(y)。 y2=*cos(2*pi*3000*t)+*cos(2*pi*5000*t)+*cos(2*pi*8000*t)。 figure subplot(3,2,1),plot(t(1:1000),y1(1:1000)) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) subplot(3,2,3),plot(t(1:200),y2(1:200)) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) subplot(3,2,5),plot(t(1:1000),y3(1:1000)) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) y4=rand(N0,1)。 figure subplot(2,2,1),plot(t(1:1000),y4(1:1000)) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) subplot(2,2,2),plot(w,a 21 bs(f4)*2/N0) title(39。) ylabel(39。) xlabel(39。) %巴特沃斯濾波器的設計 Wp=。 %指標輸入 [N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)。低巴特沃斯濾波器的頻域圖 39。H(w)39。 f7=fft(y7)。w39。濾除三余弦信號后的頻譜 39。Y6(w)39。w39。通過計算可知:三余弦混合噪聲信號的三條頻譜線分別加在頻率為 3kz, 5kz 和 8kz 處。 24 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 500 . 5隨機白噪聲時域圖ty40 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 31 0 . 500 . 51帶有隨機白噪聲的信號時域ty50 0 . 5 1 1 . 5 20246x 1 03隨機白噪聲頻譜wY4(w)0 0 . 5 1 1 . 5 200 . 0 20 . 0 40 . 0 6帶有隨機白噪聲的信號頻譜wY5(w) 分析 3:隨機白噪聲去噪:由于隨即白噪聲信 號是加在了整個時域和頻域內,為了濾波的更徹底,所以選取較小的通帶截止頻率和阻帶截止頻率,并選取較大的組帶最小衰減。 六、 音樂信號的幅頻特性和相頻分析 設計低通濾波器,濾除原始信號高頻信息;設計高通濾波器,濾除原始信號低頻信息;選取兩端不同的音樂信號,分別將其幅度譜與相位譜交叉組合構成新的音樂信號,播放并比較組合后的音樂與原始信號,感受相頻信息對音樂信號的影響 【 matlab 的程序】 : clc close all clear all [y,fs]=wavread(39。 f1=fft(y1)。 t=n/fs。 Rs=20。 [H1,W]=freqz(b1,a1,W)。 Ws2=。 [N2,Wc2]=buttord(Wc2,Ws 27 2,Rc,Rs)。 [H2,W]=freqz(b2,a2,W)。原信號時域圖 39。y139。w39。低通巴特沃斯濾波器的頻域圖 39。H(w)39。t39。濾除高頻后的頻譜 39。Y2(w)39。w39。濾除低頻后的時域圖39。y339。w39。 一生有你 39。)。% 截取長度使得長度相等 N=length(y1)。%幅度 Ay1=angle(f1)。 F2=Fy3.*exp(j.*Ay1)。 wavplay(x1,fs)。%聲音大致能聽到是第一個的聲音 但背影很嘈雜 %結論 相位角決定不同的聲音 可用來區(qū)分聲音 音調即聲音大小取決于幅度且成正相關 29 Matlab 的運行結果: 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3101原信號時域圖ty10 0 . 5 1 1 . 5 200 . 0 5原信號頻譜wY1(w)0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8012低通巴特沃斯濾波器的頻域圖wH(w)0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3101濾除高頻后的時域圖ty20 0 . 5 1 1 . 5 200 . 0 5濾除高頻后的頻譜wY2(w)0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 800 . 51高通巴特沃斯濾波器的頻域圖wH2(w)0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 100 . 0 1濾除低頻后的時域圖ty30 0 . 5 1 1 . 5 2012x 1 03濾除低頻后的頻譜wY3(w) 四、問題討論 IIR數(shù)字濾波器和 FIR數(shù)字濾波器的比較 答: IIR 濾波器:相位一般是非線性的,不一定穩(wěn)定,不能使用 fft 做快速卷積,一定是遞歸結構,對頻率分量的選擇性好(零極點可同時起作用),相同性能下階次較低,有噪聲反饋,噪聲大,運算誤差大,有可能出現(xiàn)極限環(huán)振蕩,設計時有大量圖表可查, 方便簡單,主要用于設計分段常數(shù)的標準低通,帶通,高通,帶阻和全通濾波器。因此,在一些對時延有嚴格限制的場合就不得不考慮用 IIR 濾波器。 音樂信號的音調與信號的什么特征有關? 答: 音調主要由聲音的頻率決定。音調還與聲音持續(xù)的時間長短有關。 音樂信號的音色與信號的什么特征有關? 答:音樂信號的音色是指對聲音音質的感覺特性 ,也是一種聲音區(qū)別于另一種聲音的特征品質。而音樂信號的音色與音樂信號的頻譜分布有關,不同音色的音樂信號的頻譜當然不會相同,當混疊后的音樂信號進 入人耳的聽覺系統(tǒng)后,人耳通過對混疊信號的頻譜處理,可以將具有不同頻譜的聲音信號分離開,也就達到了分辨不同音色的音樂信號的目的。無論做什么樣的實驗,都需要有一定的理論知識作為基礎。 五、心得體會 這次實驗是以上學期所學的數(shù)字信號理論為依據(jù),用 matlab 程序實現(xiàn),通過多次上機編程、運行、調試,學到了很多東西。而泛音的不同指的是頻譜的不同,所以音樂信號的音色與信號的頻譜或頻率特性有關。持續(xù)時間從 10 毫秒增加到 50 毫秒,聽起來覺得音調是由低到高連續(xù)變化的。 音調的高低還與發(fā)聲體的結構有關,因為發(fā)聲體的結構影響了聲音的頻率。數(shù)據(jù)和圖象信號則往往對濾波器提出線性相位的要求,這就是為什么 FIR 用得越來越廣的原因。 其中, FIR 濾波器的最大好處是穩(wěn)定、線性相位和廣泛的適用范圍,而它的最大 缺點是階數(shù)高,從而帶來時延大、存儲單元多等問題。%聲音大致能聽到是第二個的聲音 但背影很嘈雜 wavplay(x2,fs)。 y22=ifft(F2)。 Ay3=angle(f2)。 f2=fft(y3)。 y2=x2(:,1
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