数字号处理课程设计基于MATLAB的音乐号处理和分析.doc

《数字信号处理》课程设计 设计题目：基于 MATLAB 的信号一、课程设计的目的 2 二、课程设计基本要求 2 三、课程设计内容 2 1、音乐信号的音谱和频谱观察 2 2、音乐信号的抽取（减抽样） 4 3、音乐信号的AM调制 8 4、AM调制音乐信号的同步解调 11 5、音乐信号的滤波去噪 18 6、音乐信号的幅频滤波和相频滤波 24 四、问题讨论 27 1、IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的比较 27 2、音乐信号的音调与信号的什么特征有关？ 28 3、音乐信号的音色与信号的什么特征有关？ 28 4、两种不同音色的音乐信号叠加混叠后，为何人耳还可以分辨？ 29 5、音乐信号的幅度与相位特征对信号有哪些影响？ 29 五、心得体会 29 一、课程设计的目的 本课程设计通过对音乐信号的采样、抽取、调制、解调等多种处理过程的理论分析和MATLAB实现，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。 二、课程设计基本要求 1 学会 MATLAB 的使用， 掌握在 Windows 环境下信号采集的方法。 掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。 掌握 MATLAB 设计 FIR 和 R 数字滤波器的方法。 掌握MATLAB处理数字信号、进行频谱分析、设计数字滤波器的编程方法。 Wavread格式说明： [y,fs,b]=wavread(‘语音信号’)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），b表示采样位数。 【matlab程序如下】clc close all clear all [y,fs]=wavread(一生有你);%读取歌曲 size(y) y1=y(:,1); %1声道 y2=y(:,2); %2声道 N=length(y);%长度 n=0:N-1; t=n/fs; %t=nT w=2*n/N; %2pi在长度N上的平均 是个序列 f1=fft(y1); f2=fft(y2);%傅里叶变换 figure %画图像 subplot(2,2,1), plot(t(1:1000),y1(1:1000)) title(1声道时域图) xlabel(t) ylabel(y1) subplot(2,2,3),plot(w,abs(f1)*2/N) title(1声道频域图) xlabel(w) ylabel(Y1(w)) subplot(2,2,2),plot(t(1:1000),y2(1:1000)) title(2声道时域图) xlabel(t) ylabel(y2) subplot(2,2,4),plot(w,abs(f2)*2/N) title(2声道频域图) xlabel(w) ylabel(Y2(w)) wavplay(y1,fs) wavplay(y1,fs/2) 慢放 wavplay(y1,fs*2) 快放 wavylay(y2,fs*2) 快放 wavplay(y2,fs/2) 慢放 【程序运行结果如下图】： 分析：通过观察音乐信号的波形和频谱可知所选取的音乐信号频谱集中在0~0.5pi之间，同时抽样频率为fs=44000 2、音乐信号的抽取（减抽样） ① 观察音乐信号频率上限，选择适当的抽取间隔对信号进行减抽样（给出两种抽取间隔，代表混叠与非混叠）； ② 输出减抽样音乐信号的波形和频谱，观察现象，给出理论解释； ③ 播放减抽样音乐信号，注意抽样率的改变，比较不同抽取间隔下的声音，解释现象。 理论基础： 时域抽样定理：一个频谱受限的信号f(t)，如果频谱只占据-wm~+wm的围， 则信号f(t)可以用等间隔的抽样值唯一的表示。而抽样间隔必须不大于1/（2*fm）. 频域抽样定理：一个频谱受限的信号f(t)，它集中在-tm~+tm的时间范围内， 若在频域中以不大于1/（2*tm）的频率间隔对f(t)的频谱F(w)进行抽样，则抽样后 频谱F1(w)可以唯一的表示原信号。 【Matlab程序如下】： %原信号的频率上限为0.5pi clear all;close all [y,fs,bits]=wavread(一生有你); y1=y(:,1); %取一频道信号 f1=fft(y1); N=length(y1); %减抽样 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$减抽样使抽样点数减少，会使栅栏效应更严重 D1=2;D2=16; n=0:N-1; t=n/fs; %t=nT yd1=y1(1:D1