《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計--基于matlab的音樂信號處理和分析

上傳人：奔*** IP屬地：河北更新時間：2024-03-01 格式：doc 頁數(shù)：22 大?。?14.50KB 人氣指數(shù)：12 舉報 版權(quán)申訴

《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計--基于matlab的音樂信號處理和分析_第1頁

已閱讀1頁，還剩21頁未讀，繼續(xù)免費閱讀

版權(quán)說明：本文檔由用戶提供并上傳，收益歸屬內(nèi)容提供方，若內(nèi)容存在侵權(quán)，請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、　　《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計　　設(shè)計題目：基于MATLAB的音樂信號處理和分析　　院系：物理工程學(xué)院　　專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)　　學(xué)號：

2、;　　姓名：　　課程設(shè)計的目的　　本課程設(shè)計通過對音樂信號的采樣、抽取、調(diào)制解調(diào)、濾波、去噪等多種處理過程的理論分析和MATLAB實現(xiàn)，使學(xué)生進一步鞏固數(shù)字信號處理的基本概念、理論以及頻譜分析方法和數(shù)字濾波器設(shè)計方法；使學(xué)生掌握的基本理論和分析方法只是得到進一步擴展；使學(xué)生能有效

3、地將理論和實際緊密結(jié)合；增強學(xué)生軟件編程實現(xiàn)能力和解決實際問題的能力。　　課程設(shè)計的基本要求　　1 學(xué)會MATLAB的使用，掌握MATLAB的基本編程語句。　　2 掌握在Windows環(huán)境下音樂信號采集的方法。　　3 掌握數(shù)字信號處

4、理的基本概念、基本理論和基本方法。　　4 掌握MATLAB設(shè)計FIR和IIR數(shù)字濾波器的方法。　　5 掌握使用MATLAB處理數(shù)字信號、進行頻譜分析、涉及數(shù)字濾波器的編程方法。　　課程設(shè)計內(nèi)容　　實驗1音樂信號的音譜和頻譜觀察<

5、/p>　　使用windows下的錄音機錄制一段音樂信號或采用其它軟件截取一段音樂信號（要求：時間不超過5s、文件格式為wav文件）　　使用wavread語句讀取音樂信號，獲取抽樣率；（注意：讀取的信號時雙聲道信號，即為雙列向量，需要分列處理）；　　輸出音樂信號的波形和頻譜，觀察現(xiàn)象；

6、　使用sound語句播放音樂信號，注意不同抽樣率下的音調(diào)變化，解釋現(xiàn)象。　　程序如下：　　[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s'); %讀取音樂信號　　plot(Y);

7、 %顯示音樂信號的波形和頻譜　　sound(Y,FS); %聽音樂（按照原來的抽樣率）　　Y1=Y(:,1); %由雙聲道信號變?yōu)閱温暤佬盘?lt;/p>　　size(Y1)</

8、b>　　figure　　subplot(2,1,1);　　plot(Y); %顯示原信號波形　　N=length(Y1);

9、;　　f1=fft(Y1); %傅立葉變換　　w=2/N*[0:N/2-1];　　subplot(2,1,2);　　plot(w,abs(f1(1:N/2))); %顯示波形

10、;　　實驗2音樂信號的抽?。p抽樣）　　觀察音樂信號頻率上限，選擇適當(dāng)?shù)某槿￠g隔對信號進行減抽樣（給出兩種抽取間隔，代表混疊與非混疊）；　　輸出減抽樣音樂信號的波形和頻譜，觀察現(xiàn)象，給出理論解釋；　　播放減抽樣音樂信號，注意抽樣率的變化，比較不同抽取間隔下的聲音，解釋現(xiàn)象

11、　　程序如下　　[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s');　　Y1=Y(:,1);　　D= ;j=0; %減抽樣，D表示抽樣間隔（10倍和100倍）<

12、;p>　　for i=1:D:length(Y1) % I表示開始減抽樣的起始點　　j=j+1;　　Y2(j)=Y1(i); %Y2減抽樣后的信號　　end</p

13、>　　N=length(Y1);　　N1=length(Y2);　　F1=fft(Y1);　　F2=fft(Y2);　　w1=2/N*[0:N-1];　　w2=2/N1*[0:N1-1];</p&

14、gt;　　figure　　subplot(4,1,1);plot(Y1); %顯示原單聲道信號波形和頻譜　　subplot(4,1,2);plot(Y2); %圖顯示抽樣信號波形和頻譜　　subplot(4,1,3);

15、plot(w1,abs(F1)); %顯示原單聲道信號fft變換后的波形和頻譜　　subplot(4,1,4);plot(w2,abs(F2)); %顯示抽樣信號快速fft變換后的波形和頻譜　　sound(Y2,FS) %聲音低沉，而且不是很清晰。有一些聲音信號丟失，%抽樣率越高，聲音越聽不清晰，</p

16、>　　圖2（（10倍）圖中由上而下依次為原單聲道波形、抽樣后波形、原單快速fft變換波形、抽樣信號快速fft變換波形　　圖2（（100倍）圖中由上而下依次為原單聲道波形、抽樣后波形、原單聲道　　快速fft變換波形、抽樣信號快速fft變換波形）　　實驗3 音樂信號的AM調(diào)制</

17、p>　　觀察音樂信號的頻率上限，選擇適當(dāng)調(diào)制頻率對信號進行調(diào)制（給出高、低兩種調(diào)制頻率）；　　輸出調(diào)制信號的波形和頻譜，觀察現(xiàn)象，給出理論解釋；　　播放調(diào)制音樂信號，注意不同調(diào)制頻率下的聲音，解釋現(xiàn)象。　　程序如下：<

18、p>　　[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s');　　Y1=Y(:,1);　　N=length(Y1);　　F1=fft(Y1); %傅立葉變換　　w1

19、=2/N*[0:N/2-1];　　figure　　subplot(2,2,1);　　plot(w1,abs(F1(1:N/2)));　　N1=0:N-1;

20、　　Y2=cos(N1*pi/8); %設(shè)置高頻調(diào)制信號　　N2=length(Y2)　　F2=fft(Y2);　　w2=2/N2*[0:N2/2-1];　　subplot(2,2,2);plot(w2,abs(F2(

21、1:N2/2)));　　subplot(2,2,3);stem((0:64),Y2(1:65));　　F=Y1.*Y2'; %利用高頻調(diào)制信號調(diào)制單列音樂信號　　N3=length(F);

22、 　　F3=fft(F); %傅立葉變換　　w3=2/N3*[0:N3-1];　　subplot(2,2,4);plot(w3,abs(F3));　　sound(F,FS)

23、 % 未混疊時，聲音尖銳，不清晰，刺耳 　　% 混疊時，聲音輕，只有淡淡的音調(diào)，基本沒有起伏，不清晰。　　（未混疊）圖中由左到右依次為原音樂的傅立葉變換 COS函數(shù)的頻譜圖 　　COS函數(shù)離散信號 AM調(diào)制的后的波形　　(混疊)圖

24、中由左到右依次為原音樂的傅立葉變換 COS函數(shù)的頻譜圖 　　COS函數(shù)離散信號 AM調(diào)制的后的波形　　實驗4 AM調(diào)制音樂信號同步解調(diào)　　設(shè)計巴特沃斯IIR濾波器完成同步解調(diào)；觀察濾波器頻率響應(yīng)曲線　　用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器完成同步解調(diào)，觀察濾波

25、器頻率響應(yīng)曲線；（分別使用矩形窗和布萊克曼窗，進行比較）；　　輸出解調(diào)信號的波形和頻譜圖，觀察現(xiàn)象，給出理論解釋；　　播放解調(diào)音樂信號，比較不同濾波器下的聲音，解釋現(xiàn)象。　　巴特沃斯IIR 濾波器　　程序如下&

26、lt;p>　　clear all;close all;clc　　[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s');　　Y1=Y(:,1);　　N=length(Y1);　　N1=0:N-1;

27、;　　Y2=cos(N1*pi/8); 　　F=Y1.*Y2';　　F2=F.*Y2'; %音樂信號調(diào)制　　wp=0.18;ws=0.25;rp=1;rs=50; %設(shè)計巴特沃斯IIR 濾波器</

28、p>　　[N4,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);　　[B,A]=butter(N4,Wc);　　[Hd,w]=freqz(B,A);　　figure　　subplot(2,1,1);plo

29、t(w/pi,abs(Hd));　　F3=filter(B,A,F2); %解調(diào)音樂信號　　N4=length(F3);　　F4=fft(F3);　　w4=2/N4*[0:N4/2-1];　　subplot

30、(2,1,2);plot(w4,abs(F4(1:N4/2)));　　sound(F3,FS) %聲音清晰，基本和原來的音樂差不多，但是音樂開始有一點點雜音。　　巴特沃斯IIR 濾波器頻率響應(yīng)曲線及解調(diào)后的波形 　　矩形窗和布萊克曼窗<

31、/b>　　function hd=ideal(N,wc)　　for n=0:N-1　　if n==(N-1)/2　　hd(n+1)=wc/pi;　　else hd(n+1)=sin(wc*(n-(N-1)/2))/(pi*(

32、n-(N-1)/2));　　end　　end　　（將上述程序保存為ideal.m,但是不能運行。然后在打開新窗口編寫下列主程序）　　clear all;close all;clc

33、;　　[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s');　　Y1=Y(:,1);　　N=length(Y1);　　N1=0:N-1;　　Y2=cos(N1*pi/8);

34、 　　F=Y1.*Y2';　　F2=F.*Y2'; %調(diào)制音樂信號　　N=89;wc=pi/0.22; % 矩形和布萊克曼窗 　　hd=ideal(N,wc);

35、;　　w1=boxcar(N);　　w2=blackman(N);　　h1=hd.*w1';　　h2=hd.*w2';　　N1=length(h1);　　N2=length(h2);</

36、p>　　fh1=fft(h1);　　fh2=fft(h2);　　ww1=2/N1*(0:(N1-1)/2);　　ww2=2/N2*(0:(N2-1)/2);　　figure<p

37、>　　subplot(2,1,1);plot(ww1,abs(fh1(1:(N1-1)/2+1)));　　subplot(2,1,2);plot(ww2,abs(fh2(1:(N1-1)/2+1)));　　F3=conv(F2,h1); 　　F4=conv(F2,h2);</p&

38、gt;　　M1=length(F3);　　M2=length(F4);　　fy1=fft(F3);　　fy2=fft(F4);　　w3=2/M1*[0:M1/2-1];　　w4=2/M2*[0:M2/2-1]

39、;　　figure　　subplot(2,1,1);plot(w3,abs(fy1(1:M1/2)));　　subplot(2,1,2);plot(w4,abs(fy2(1:M2/2)));　　sound(F3,FS)

40、 %音樂信號清晰，有雜音，低沉.　　濾波器頻率響應(yīng)曲線　　解調(diào)后波形　　5、音樂信號的濾波去噪　　給出原始音樂信號疊加幅度為0.05，頻率為3kHz，5kHz、8kHz的三余弦混合噪聲，觀

41、察噪聲頻譜以及加噪后音樂信號的音譜和頻譜，并播放音樂，感受噪聲對音樂信號的影響；　　給原始音樂信號疊加幅度為0.5的隨機白噪聲（可用rand語句產(chǎn)生），觀察噪聲頻譜以及加噪后音樂信號的音譜和頻譜，并播放音樂，感受噪聲對音樂信號的影響；　　根據(jù)步驟①、②觀察到的頻譜，選擇合適指標(biāo)設(shè)計濾波器進行濾波去噪，觀察去噪后信號音譜和頻譜，并播放音樂，解釋現(xiàn)象。<

42、;/p>　　程序如下：　　三余弦混合噪聲：　　[x,fs,nbits]=wavread('怒放的生命 - 汪峰5s');　　x1=x(:,1); %獲取單列音樂信號并

43、對其做FFT變換　　N1=length(x1);　　fx1=fft(x1);　　w1=2/N1*[0:N1/2-1];　　n=0:N1-1;y=0.05*(cos(2*pi*n*3000/fs)+cos(2*pi*n*5000/fs)+cos(2*pi*n*8000/fs

44、));　　%設(shè)計三余弦混合噪聲信號　　N2=length(y); %對三余弦混合噪聲信號做FFT變換　　fy=fft(y);　　w2=2/N2*(0:N2/2-1)*fs/2;　　hdx=x1+y';

45、 %產(chǎn)生加噪后的音樂信號并對其做FFT變換　　M=length(hdx); 　　fhdx=fft(hdx);　　w3=2/M*(0:M/2-1);　　figure %畫出單列信號音樂信號的頻譜圖、三余

46、弦混合噪聲信號的離散信號圖　　%及其頻譜圖和加噪后音樂信號的頻譜圖　　subplot(2,2,1);plot(w1,abs(fx1(1:N1/2)));　　subplot(2,2,2);stem((0:127),y(1:128));　　subplot(2,2,3);plo

47、t(w2,abs(fy(1:N2/2)));　　subplot(2,2,4);plot(w3,abs(fhdx(1:M/2)));　　sound(hdx,fs); % 音樂信號有電流聲，而且噪聲比較明顯。　　wp=0.1;ws=0.15;rp=1;rs=50; %設(shè)計巴特沃斯濾波器</

48、p>　　[N4,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);　　[B,A]=butter(N4,Wc);　　[Hd,w]=freqz(B,A);　　lohdx=filter(B,A,hdx); %利用巴特沃斯濾波器對加噪后音樂信號進行濾波并對其做%FFT變換</p&

49、gt;　　M1=length(lohdx);　　flohdx=fft(lohdx);　　w4=2/M1*(0:M1/2-1);　　figure %畫出加噪后音樂信號的音頻圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線　　%和濾波后音樂信

50、號的頻譜圖　　subplot(3,1,1);plot(hdx);　　subplot(3,1,2);plot(w/pi,abs(Hd));　　subplot(3,1,3);plot(w4,abs(flohdx(1:M1/2)));　　sound(lohdx,fs);

51、 %濾波后音樂信號比較低沉，較清晰。　　單列信號音樂信號的頻譜圖、三余弦混合噪聲信號的離散信號圖　　及其頻譜圖、加噪后音樂信號的頻譜圖　　加噪后音樂信號的音頻圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線　　和濾波后音樂信號的頻譜圖

52、　　白噪聲：　　[x,fs,nbits]=wavread('怒放的生命 - 汪峰5s');　　x1=x(:,1); %獲取單列音樂信號并對其做FFT變換　　N1=length(x1);　　f

53、x1=fft(x1);　　w1=2/N1*[0:N1/2-1];　　ry=rand(size(x1))-0.5; %產(chǎn)生隨機白噪聲信號并對其做FFT變換　　N=length(ry); 　　fry=fft(ry);<p&g

54、t;　　w=2/N*(0:N-1);　　xry=x1+ry; %產(chǎn)生加噪后的音樂信號并對其做FFT變換 　　NN=length(xry)　　fxry=fft(xry);　　ww=2/NN*(0:NN/2-1);</p&g

55、t;　　figure %畫出單列信號音樂信號的頻譜圖、隨機白噪聲信號的音頻圖　　%及其頻譜圖和加噪后音樂信號的頻譜圖　　subplot(2,2,1);plot(w1,abs(fx1(1:N1/2)));　　subplot(2,2,2);plot(ry);&

56、lt;/p>　　subplot(2,2,3);plot(w,abs(fry));　　subplot(2,2,4);plot(ww,abs(fxry(1:NN/2)));　　sound(xry,fs); %聲音信號有沙沙聲。　　wp=0.1;ws=0.15;rp=

57、1;rs=50; %設(shè)計巴特沃斯濾波器　　[N4,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);　　[B,A]=butter(N4,Wc);　　[Hd,w]=freqz(B,A);　　loxry=filter(B,A,xry); %利用巴特

58、沃斯濾波器對加噪后音樂信號進行濾波并對%其做FFT變換 　　NN1=length(loxry);　　floxry=fft(loxry);　　ww1=2/NN1*(0:NN1/2-1);　　figure %畫出加噪后音樂信號的音頻圖、巴特沃斯濾波

59、器的頻率響應(yīng)曲線　　%和濾波后音樂信號的頻譜圖　　subplot(3,1,1);plot(xry)　　subplot(3,1,2);plot(w/pi,abs(Hd));　　subplot(3,1,3);plot(ww1,abs(floxry(1:NN1/2)));<

60、;/p>　　%sound(loxry,fs); %音樂信號低沉，但是沙沙聲還是沒有濾除。但是較為減輕　　單列信號音樂信號的頻譜圖、隨機白噪聲信號的音頻圖　　及其頻譜圖和加噪后音樂信號的頻譜圖　　畫出加噪后音樂信號的音頻圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線</p&

61、gt;　　和濾波后音樂信號的頻譜圖　　6、音樂信號的幅頻濾波及相頻分析　　設(shè)計低通濾波器（可自行選取不同的截止頻率），濾除原始音樂信號的高頻信息，觀察濾波前后的幅度頻譜，并比較濾波前后的音樂效果，感受高頻信息對音樂信號的影響；　　設(shè)計高通濾波器（可自行選取不同的截止頻率），濾除原始音樂信號的

62、低頻信息，觀察濾波前后的幅度頻譜，并比較濾波前后的音樂效果，感受低頻信息對音樂信號的影響；　　選取兩段不同的音樂信號，分別將其幅度譜與相位譜交叉組合構(gòu)成新的音樂信號，播放比較組合后的音樂與原始音樂，感受相頻信息對音樂信號的影響。　　程序如下;　　濾除高頻信息的程序：</

63、p>　　clear all;close all;clc　　[x,fs,nbits]=wavread('怒放的生命 - 汪峰5s');　　x1=x(:,1); %獲取單列音樂信號并對其做FFT變換　　N=length(x1);

64、　　fx1=fft(x1);　　w1=2/N*(0:N/2-1);　　wp=0.01;ws=0.06;rp=1;rs=50; %設(shè)計巴特沃斯濾波器　　[N4,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);　　[B,A]=butter(N4,Wc);

65、　　[Hd,w]=freqz(B,A);　　lox1=filter(B,A,x1); %使用巴特沃斯濾波器濾除音樂信號的高頻部分并對所得　　%音樂信號做FFT變換　　N1=length(lox1);　　flox1=

66、fft(lox1);　　w2=2/N1*(0:N1/2-1);　　figure %畫出單列音樂信號的頻譜圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線和濾除　　%高頻后的音樂信號的頻譜圖　　subplot(3,1,1);plot(w1,abs(fx1(1:N/2))

67、);　　subplot(3,1,2);plot(w/pi,abs(Hd));　　subplot(3,1,3);plot(w2,abs(flox1(1:N1/2)));　　sound(x1,fs); %播放單列音樂信號和濾除高頻后的音樂信號　　sound(lox1,fs

68、)；%聲音清晰　　單列音樂信號的頻譜圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲線、　　濾除高頻后的音樂信號的頻譜圖　　濾除低頻信息的程序：　　clear all;close all;clc　　[x,fs,nbits]=wavread('

69、;怒放的生命 - 汪峰5s');　　x1=x(:,1); %獲取單列音樂信號并對其做FFT變換　　N=length(x1);　　fx1=fft(x1);　　w1=2/N*(0:N/2-1);　　wp=

70、0.2;ws=0.05;rp=1;rs=50; %設(shè)計巴特沃斯高通濾波器　　[N4,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);　　[B,A]=butter(N4,Wc,'high');　　[Hd,w]=freqz(B,A);　　lox1=filt

71、er(B,A,x1); %使用巴特沃斯濾波器濾除音樂信號的低頻部分并對所得音樂信號做FFT變換　　N1=length(lox1);　　flox1=fft(lox1);　　w2=2/N1*(0:N1/2-1);　　figure

72、 %畫出單列音樂信號的頻譜圖、巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)曲　　%線和濾除低頻后的音樂信號的頻譜圖　　subplot(3,1,1);plot(w1,abs(fx1(1:N/2)));　　subplot(3,1,2);plot(w/pi,abs(Hd));　　subplo

73、t(3,1,3);plot(w2,abs(flox1(1:N1/2)));　　sound(lox1,fs); %聲音低，不清晰。　　交叉組合音樂　　clear all;close all;clc

74、;　　clear all;close all;clc　　[x,fs,nbits]=wavread('鋼琴曲 - 雨的印記5s');　　[y,fs,nbits]=wavread('怒放的生命 - 汪峰5s');　　x1=x(:,1);

75、y1=y(:,1); 　　x2=x1(1:200000) %取音樂長度　　Nx2=length(x2);　　y2=y1(1:200000);　　Ny2=length(y2);　　x3=fft(x

76、2);　　y3=fft(y2);　　w1=2/Nx2*[0:Nx2-1];　　w2=2/Ny2*[0:Ny2-1];　　Fx1=abs(x3); %選取第一個音樂信號的幅度和第二個音樂信號%的相位&

77、lt;p>　　Ay1=angle(y3);　　F4=Fx1.*exp(j*Ay1); 　　X4=ifft(F4);　　NF4=length(F4);　　F5=fft(F4);　　w3

78、=2/NF4*[0:NF4-1];　　sound(real(X4),fs);　　figure　　subplot(3,1,1);plot(w1,abs(x3)); 　　subplot(3,1,2);plot(w2,ab

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計

溫馨提示

1. 本站所有資源如無特殊說明，都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等，如果需要附件，請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙，網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽，若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間，僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理，對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯，并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容，請與我們聯(lián)系，我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計--基于matlab的音樂信號處理和分析

文檔簡介

溫馨提示

最新文檔

評論

《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計--基于matlab的音樂信號處理和分析

文檔簡介

溫馨提示

最新文檔

評論

免費下載