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音讯读写、录制与播放 张智星 jang@.tw .tw/~jang 清大资工系 多媒体检索实验室 20-1 音讯的基本介绍 声音讯号（Audio Signal）简称音讯，泛指由人耳听到的各种声音的讯号。音讯有些基本的特质，可说明如下： 音量（Volume）：声音的大小称为音量，又称为力度、强度（Intensity）或是能量（Energy）。音量越大，代表音讯波形的震幅越大。 音高（Pitch）：声音的基本频率（Fundamental Frequency）越高，代表音高越高（例如女高音的歌声）；反之，声音的基本频率越低，代表音高越低（例如男低音的歌声）。（有关基本频率的说明，将在本章其后各小节说明。） 音色（Timber）：音讯波形在每个周期内的变化，就形成了此音讯的音色。不同的音色即代表不同的音讯内容，例如不同的字有不同的发音，或是不同的歌手有不同的特色，这些都是由于音色不同而产生。 20-2 WAV档案的读取范例之一 例如，若要读取光盘中的档案 welcome.wav，画出音讯的波形并播放出此音讯，可使用下列程序： 范例20-1： readWave01.m 20-2 WAV档案的读取范例之一 执行结果:欢迎光临波形图 20-2 WAV档案的读取范例之二 若要知道 welcome.wav 的取样点是由多少个位来表示，可使用 [y, fs, nbits] = wavread(‘welcome.wav’)。若要知道音讯长度，则可使用 length(y)/fs。以下范例可以印出音讯文件 welcome.wav 的各种相关信息： 范例20-2： readWave02.m 20-2 WAV档案的读取范例之二 范例20-2执行结果: 音讯档案 welcome.wav 的信息： 音讯长度 = 1.45134 秒 取样频率 = 11025 取样点/秒 分辨率 = 8 位/取样点 20-2 WAV档案的读取范例之三 wav 档案的 8 位是以 unsigned integer的方式来储存，因此所能表示的数值是介于 0 和 255 之间，MATLAB 再将此值设定至变量 y 时，会自动将其数值调整至介于 –1 和 1 之间，因此若要将 MATLAB 读出之数值转回原先 8 位所表示之数值，只要将变量 y 乘以 128，再加上 128，就可以得到原先的整数值，例如： 范例20-3： readWave03.m difference = 0 20-2 WAV档案的读取范例之四 wavread 也可以读取双声道或立体声（Stereo）的音讯档案，此时传回的变量为具有两直行的数组，每一直行代表一个声道的音讯，例如： 范例20-4： readWave04.m 20-2 WAV档案的读取范例之四 此范例会读取双声道的音讯文件 flanger.wav，播放此双声道的音讯，并画出两个声道的音讯波形如下： 20-2 WAV档案的读取范例之五 如果音讯档案很大，无法一次读入内存，我们也可以使用 wavread 来读出音讯文件的其中一部份，例如： 范例20-5： readWave05.m 20-2 WAV档案的读取范例之五 画出之图形如下： 20-2 WAV档案的读取范例之六 若要取得 wav 档案的更多信息，可由 wavread 的第四个输出变量得到，例如： 范例20-6： readWave06.m ans = wFormatTag: 1 nChannels: 2 nSamplesPerSec: 22050 nAvgBytesPerSec: 88200 nBlockAlign: 4 nBitsPerSample: 16 20-3 声音讯号的播放 一旦我们可以读入 wav 档案，就可以对声音讯号进行各种处理，例如增大或减小音量、提高或降低音高、消除噪声等。要确认处理后的声音讯号是否符合所需，就要能够把音讯直接透过 PC 喇叭播放出来，本节就是要介绍如何使用 MATLAB 来进行音讯的播放。 20-3 WAV档案的播放范例之一 在前一节中，我们已经知道如何读 wav 档案，一旦 MATLAB 读入音讯数据，并将之设定成工作空间中的变量后，我们就可以使用 wavplay 指令来直接播放此变量。例如： 范例20-7： wavPlay01.m 20-3 WAV档案的播放范例之二 我们在第一节提到过，声音的音量是由声波的震幅来决定，因此我们可藉由震幅的大小来改变音量，例如： 范例20-8： playVolume01.m 20-3 WAV档案的播放范例之三 如果在播放时，改变取样频率，就会改变整个音讯的时间长度，进而影响到音高。在下例中，我们渐渐提高播放时的取样频率，听