數(shù)字信處理課程設(shè)計對音樂信的各種處理

實驗11、音樂信號的音譜和頻譜觀察○1使用wavread語句讀取音樂信號，獲取抽樣率；○2輸出音樂信號的波形和頻譜，觀察現(xiàn)象；○3使用sound語句播放音樂信號，注意不同樣抽樣率下的音調(diào)變化，講解現(xiàn)象。clearall;closeall;clc陪你一起看草原

.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:60000)figure;subplot(2,1,1),plot(a);subplot(2,1,2),plot(a1);x1=resample(a1,2,1);%y=resample(x,p,q)

返回量的長度是向量

x的

p/q

倍sound(x1,fs);%sound(a,fs);N1=length(a1);F1=fft(a1,N1);w=2/N1*[0:N1-1];%頻譜圖橫坐標設(shè)置figure;plot(w,abs(F1));N2=length(a1);t=0:1/N2:1/N2*(N2-1);title('傅利葉變換');%傅利葉變換;figure;plot(a1);title('時域波形');%時域波形;1，以二倍的抽樣率聽聲音信號時，音樂播放的特別快，像被壓縮了，播放的時間比原信號短。2，以二分之一的抽樣率聽聲音信號時，音樂播放的特別慢，像被拉長了，播放的時間比原信號長。3，原信號頻譜截止頻率為0.5*pi實驗22、音樂信號的抽取（減抽樣）觀察音樂信號頻率上限，選擇合適的抽取間隔對信號進行減抽樣（給出兩種抽取間隔，○代表混疊和非混疊）；輸出減抽樣音樂信號的波形和頻譜，觀察現(xiàn)象，給出理論講解；○○3播放減抽樣音樂信號，注意抽樣率的改變，比較不同樣抽取間隔下的聲音，講解現(xiàn)象。clearall;closeall;clc陪你一起看草原.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:60000)D=2;%減抽樣；l=length(a1);yd=a1(1:D:l);sound(yd,fs/D);N3=length(yd);t=0:1/N3:1/N3*(N3-1);%橫坐標設(shè)置figure;plot(yd);title('減抽樣時域波形');%時域波形;xlabel('t');ylabel('幅度');N4=length(yd);F2=fft(yd,N4);w=2/N4*[0:N4-1];figure;plot(w,abs(F2));title('減抽樣頻譜');%減抽樣頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');D=2,減抽樣D=4,減抽樣1，原信號頻譜截止頻率為0.5*pi，當D=2時，頻譜恰巧不混疊，當D>2時，頻譜就會混疊。2，減抽樣后的音樂信號聽起來變得尖銳，有失真。3，抽樣率隨著抽樣間隔的增大而逐漸變小，聲音越來越失真，音調(diào)變得急促，而尖銳，信號產(chǎn)生混疊實驗33、音樂信號的AM調(diào)制○1觀察音樂信號的頻率上限，選擇合適調(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，給出理論講解；○○3播放調(diào)制音樂信號，注意不同樣調(diào)制頻率下的聲音，講解現(xiàn)象。clearall;closeall;clc陪你一起看草原.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:100000);%sound(a1,fs);N=length(a1);n1=0:[N-1];y=cos(0.5*pi*n1);%產(chǎn)生余弦信號N1=length(a1);F1=fft(y,N1);w=2/N1*[0:N1-1];figure;plot(w,abs(F1));title('cos(wt)頻譜');%余弦頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');N2=length(a1);F2=fft(a1,N2);w=2/N2*[0:N2-1];figure;plot(w,abs(F2));title('yinyue頻譜');%原信號頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');x1=a1.*y';%音樂信號與余弦信號點乘進行調(diào)制figureplot(x1);N3=length(a1);F3=fft(x1,N3);%調(diào)制信號傅立葉變換w=2/N3*[0:N3-1];figure;plot(w,abs(F3));title('調(diào)制頻譜');%調(diào)制信號頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');sound(x1,fs);w=0.5*pi時.w=0.3*pi時.w=0.7*pi時.1，由原信號頻譜知，信號截止頻率約為0.4pi，則產(chǎn)生混疊的閾值為0.6pi。2，原信號的調(diào)制相當于頻譜搬移，左移一個右移一個，當調(diào)制頻率（余弦頻率）小于0.4pi或大于0.6pi時就會產(chǎn)生混疊或扔掉一部分信息。3，當余弦點數(shù)獲取少時，余弦頻譜會產(chǎn)生泄漏。4，當調(diào)制頻率較高時（發(fā)生混疊），聲音響度低，幾乎只能聽見茲茲的聲音，信號幾乎完全失真，當調(diào)制頻率較低時（未發(fā)生混疊），聲音很尖銳，響度較大，稍微能聽出一點調(diào)子，但也有茲茲的聲音。實驗44、AM調(diào)制音樂信號的同步解調(diào)○1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曲線；○2用窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器完成同步解調(diào)，觀察濾波器頻率響應曲線；（要求：分別使用矩形窗和布萊克曼窗，進行比較）；○3輸出解調(diào)音樂信號，比較不同樣濾波器下的聲音，講解現(xiàn)象。clearall;closeall;clcfunctionhd=ideal(N,wc)forn=0:N-1ifn==(N-1)/2hd(n+1)=wc/pi;elsehd(n+1)=sin(wc*(n-(N-1)/2))/(pi*(n-(N-1)/2));endend陪你一起看草原.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:100000);%sound(a1,fs);%播放yuan的信號N=length(a1);n1=0:[N-1];y=cos(0.5*pi*n1);x1=a1.*y';%點乘figureplot(x1);N1=length(a1);F1=fft(x1,N1);%調(diào)制信號傅立葉變換w=2/N1*[0:N1-1];figureplot(w,abs(F1));title('調(diào)制頻譜');%調(diào)制信號頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');%sound(x1,fs);%播放調(diào)制后的信號x2=x1.*y';figureplot(x2);%解調(diào)后信號F2=fft(x2,N1);%解調(diào)信號傅立葉變換w=2/N1*[0:N1-1];figureplot(w,abs(F2));title('解調(diào)頻譜');%解調(diào)頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');%sound(x2,fs);%播放解調(diào)后的信號[N,Wc]=buttord(0.4,0.5,1,15);[B,A]=butter(N,Wc);[H,W]=freqz(B,A);figureplot(W/pi,abs(H));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器');%數(shù)字巴特沃斯濾波器x3=filter(B,A,x2);%濾波后信號w=2/N1*[0:N1-1];fx=fft(x3,N1);fa=fft(a1,N1);figuresubplot(2,1,1),plot(w,abs(fa));title('yuanxinhaopinpu');subplot(2,1,2),plot(w,abs(fx));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器濾波頻譜');%濾波后頻譜sound(x3,fs);

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播放巴特沃斯濾波器濾波后信號

shengyinN=33;wc=0.4*pi;hd=ideal(N,wc);w1=boxcar(N);%矩形窗w2=blackman(N);%布萊克曼窗h1=hd.*w1';h2=hd.*w2';y3=conv(x2,h1);%解調(diào)后信號與矩形窗函數(shù)卷積y4=conv(x2,h2);%解調(diào)后信號與布萊克曼窗函數(shù)卷積%sound(y3,fs);%播放矩形窗濾波后信號shengyin%sound(y4,fs);

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播放布萊克曼窗濾波后信號

shengyinfigure;subplot(2,1,1),plot(y3);title('矩形窗濾波后信號');subplot(2,1,2);plot(y3);title('布萊克曼窗濾波后信號');fh1=fft(h1,N1);db1=-20*log10(abs(fh1(1)./(abs(fh1)+eps)));%理想低通濾波器加窗后幅度響應fh2=fft(h2,N1);db2=-20*log10(abs(fh2(1)./(abs(fh2)+eps)));w=2/N1*[0:N1-1];figure;subplot(3,1,1),stem(h1);%矩形窗函數(shù)gridon;title('矩形窗');xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(3,1,2),plot(w,abs(fh1));gridon;title('矩形窗');xlabel('w');ylabel('H(k)');subplot(3,1,3);plot(w,db1);%矩形窗函數(shù)分貝圖gridon;figure;subplot(3,1,1);stem(h2);gridon;title('布萊克曼窗');xlabel('n');ylabel('h(n)');subplot(3,1,2);plot(w,abs(fh2));gridon;title('布萊克曼窗');xlabel('w');ylabel('H(k)');subplot(3,1,3);plot(w,db2);%布萊克曼窗窗函數(shù)分貝圖gridon;w=2/N1*[0:N1-1];Fy1=fft(y3,N1);Fy2=fft(y4,N1);figure;subplot(2,1,1);plot(w,abs(Fy1));title('矩形窗濾波后頻譜');subplot(2,1,2);plot(w,abs(Fy2));title('布萊克曼窗濾波后頻譜');1，解調(diào)后信號頻譜在高頻和低頻處均有一部分，且成對稱分布，需要濾掉高頻才可大體還原原信號。2，原信號的截止頻率為0.4pi，使用數(shù)字巴特沃斯濾波器濾波器濾波參數(shù)通帶截止頻率0.4pi，阻帶開始頻率0.5pi，阻帶衰減15db。濾波收效很好，基本還原了原信號。3，使用窗函數(shù)濾波要依照過渡帶寬算階數(shù)N，選截止頻率為0.4pi。4，使用矩形窗濾波，矩形窗過渡帶窄，但是阻帶有漣漪，高頻部分有小部分未濾掉。5，使用布萊克曼窗濾波，布萊克曼窗過渡帶寬，但是阻帶較好。6，使用矩形窗和布萊克曼窗濾波，收效都行，基本都能還原原信號實驗55、音樂信號的濾波去噪○1給原始音樂信號疊加幅度為0.05，頻率為3kHz、5kHz、8kHz的三余弦混雜噪聲，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，感覺噪聲對音樂信號的影響；○2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，感覺噪聲對音樂信號的影響；3依照步驟1、2觀察到的頻譜，選擇合適指標設(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，講解現(xiàn)象。clearall;closeall;clc陪你一起看草原.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:100000);%sound(a1,fs);%播放yuan的信號N1=length(a1);n1=0:[N1-1];x1=0.05*cos(2*pi*3000*n1/fs);x2=0.05*cos(2*pi*5000*n1/fs);x3=0.05*cos(2*pi*8000*n1/fs);x4=x1+x2+x3;figure;plot(x4);%疊加余弦信號F1=fft(x4,N1);%疊加余弦信號傅立葉變換w=2/N1*[0:N1-1];figureplot(w,abs(F1));title('疊加余弦信號頻譜');%疊加余弦信號頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');y2=a1+x4';%sound(y2,fs);%播放疊加余弦音樂信號figure;plot(y2);%疊加余弦音樂信號F2=fft(y2,N1);%疊加余弦音樂信號傅立葉變換figureplot(w,abs(F2));title('疊加余弦噪聲音樂信號頻譜');%疊加余弦音樂信號頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');[N,Wc]=buttord(0.06,0.3,1,50);[B,A]=butter(N,Wc);[H,W]=freqz(B,A);figureplot(W/pi,abs(H));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器');%數(shù)字巴特沃斯濾波器y3=filter(B,A,y2);%濾波后信號fa=fft(a1,N1);fy=fft(y3,N1);figuresubplot(3,1,1),plot(w,abs(fa));title('yuanxinhaopinpu');subplot(3,1,2),plot(w,abs(F2));title('疊加余弦噪聲音樂信號頻譜');%疊加音樂信號頻譜subplot(3,1,3),plot(w,abs(fy));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器濾波頻譜');%濾波后頻譜%sound(y3,fs);%播放濾波后音樂信號r=rand(N1,1)-0.5;yr=a1+r;figure;plot(yr);%sound(yr,fs);%播放疊加隨機噪聲音樂信號[N,Wc]=buttord(0.05,0.4,1,50);[B,A]=butter(N,Wc);[H,W]=freqz(B,A);figure;plot(W/pi,abs(H));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器2');%數(shù)字巴特沃斯濾波器yf=filter(B,A,yr);%濾波后信號Fz=fft(r,N1);Fr=fft(yr,N1);Ff=fft(yf,N1);figure;subplot(2,1,1),plot(w,abs(fa));title('yuanxinhaopinpu');subplot(2,1,2),plot(w,abs(Fz));title('隨機噪聲頻譜');figure;subplot(2,1,1),plot(w,abs(Fr));title('疊加隨機噪聲音樂信號頻譜');%疊加音樂信號頻譜subplot(2,1,2),plot(w,abs(Ff));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器濾波頻譜');%濾波后頻譜sound(yf,fs);%播放濾波后音樂信號1，三余弦信號的頻譜為不同樣頻率處得三根線，加噪聲后的音樂信號頻譜是在原信號頻譜上加了三條不同樣頻率的線。加噪聲后音樂信號能聽到原有的音調(diào)，但里面有特別大的雜音，茲茲的噪聲。2，對加余弦噪聲的信號進行濾波，用巴特沃斯濾波器濾波，參數(shù)為：通帶截止頻率0.06pi，阻帶開始頻率0.3pi，阻帶衰減50db，濾波后濾掉了一部分高頻信息，三根余弦基本濾除。濾波后信號聽起來還稍微有點雜音，有稍微的失真。3，對原信號加隨機白噪聲，白噪聲均勻分布，對其用巴特沃斯濾波器濾波，參數(shù)為：通帶截止頻率0.05pi，阻帶開始頻率0.4pi，阻帶衰減50db，濾波后濾掉了一部分高頻信息，阻帶衰減快，到0.4pi就衰減到0，但還保留了低頻處得噪聲，濾波后音樂信號聽起來能聽出原調(diào)，但有失真，且陪同有較大聲的隨機白噪聲。實驗66、音樂信號的幅頻濾波及相頻解析○1設(shè)計低通濾波器（可自行采用不同樣的截止頻率），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收效，感覺高頻信息對音樂信號的影響；○2設(shè)計高通濾波器（可自行采用不同樣的截止頻率），濾除原始音樂信號的低頻信息，觀察濾波前后的幅度頻譜，并比較濾波前后的音樂收效，感覺高頻信息對音樂信號的影響；○3采用兩端不同樣的音樂信號，分別將其幅度譜和相位譜交織組合構(gòu)成新的音樂信號，播放并比較組合后的音樂與原始音樂，感覺相頻信息對音樂信號的影響。clearall;closeall;clc陪你一起看草原.wav');size(a);y1=a(:,1);a1=y1(10000:100000);%sound(a1,fs);

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播放原的信號

1N1=length(a1);F1=fft(a1,N1);%原信號1傅立葉變換w=2/N1*[0:N1-1];[N,Wc]=buttord(0.1,0.2,1,30);[B,A]=butter(N,Wc);[H,W]=freqz(B,A);figureplot(W/pi,abs(H));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器');%數(shù)字巴特沃斯濾波器a2=filter(B,A,a1);%濾波后信號fd=fft(a2,N1);figure;subplot(211),plot(w,abs(F1));title('原信號1頻譜');%原信號1頻譜xlabel('f');ylabel('幅度');subplot(212),plot(w,abs(fd));title('數(shù)字巴特沃斯濾波器濾波頻譜');%濾波后頻譜%sound(a2,fs);%播放濾波后音樂信號[N,Wc]=buttord(0.1,0.2,1,30);[B,A]=butter(N,Wc,'high');[H,W]=freqz(B