教案实验报告
电子信息学院专业通信工程 2018年 11月19日
实验名称指导教师
姓名年级学号成绩
一、 预习部分 1. 实验目的 2. 实验基本原理 3. 主要仪器设备<含必要的元器件、工具） |
一、实验目的 1. 巩固傅里叶变换及其反变换的知识，学习从时域和频域两个角度来观察信号。 2. 尝试利用短时傅里叶变换分析非平稳信号的频谱变化。 3．熟悉MATLAB 环境中wavread、wavrecord、wavplay、fft和ifft等函数的应 用。 二．实验原理 音频信号<Audio）是通过麦克风、A/D 等数据采集设备将声音转换而成的电 信号，是声波频率、幅度变化的信息载体。声音的三个主观特性是音调、音强和 音。而声波的三个重要参数为频率ω0、幅度A n 和相位ψn ，这也就决定 了音频信号的特征定义如下： 1. 基频与音调 基频指一个复杂声波中最低的一个频率<其他频率叫谐波）。音调主要由声 音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降 而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音 调却随强度增加而上升。 2. 谐波与音 谐波是指周期函数或周期性的波形中不能用常数与原函数基频的正弦函数 和余弦函数的线性组合表达的部分。nωO 称为ωO 的n 次谐波分量，也称为(n-1> 次泛音。音是由混入基音的泛音所决定的，高次谐波越丰富，音就越有明亮 感和穿透力。不同的谐波具有不同的幅值An 和相位偏移ψn ，由此产生各种音 效果。 3. 幅度与音强 人耳对于声音细节的分辨只有在强度适中时才最灵敏。人的听觉响应与强度 成对数关系。常用音量来描述音强，以分贝<dB=20log）为单位。 4. 音宽与频带 音频信号的频带宽度简称为音宽，它是描述组成复合信号的频率范围。 借助傅里叶变换，信号可以时间函数或频率函数两种形式描述，特别是周期 信号和准周期信号<前者由一个基频成分和若干谐波成分，后者虽可分解为几个 正弦分量，但它们的周期没有公倍数），从频率域可以很清楚地了解它们由哪些 正弦分量组成。而对于非平稳信号，最典型的例子就是语音信号，它是非周期的， 频谱随时间连续变化，因此由傅里叶变换得到的频谱无法获知其在各个时刻的频 谱特性。最直观的想法就是用中心在某一时刻的时间窗截取一段信号，对其做傅 里叶变换，得到这一时刻的频谱；然后将窗在时间轴上移动，从而得到不同时刻 的频谱，这就是短时频谱的原理。最简单的窗就是矩形窗，即直接从原信号中截 取一段。 三、涉及的MATLAB 函数 1. wavread linspace函数调用的格式为功能：读取Microsoft 的WAVE 文件。 基本调用格式： [y, Fs, nbits] = wavread(filename> 载入以filename 命名的WAVE 文件。 y 为采样数据，Fs为WAVE 文件被采样时所用的采样频率，nbits为用于描述 每个采样点的编码数据位数<常用的有8bits 和16bits）。其中filename 以单引号括起的字符串方式输入。 2. wavrecord 功能：应用PC 机上音频输入设备录制声音。 基本调用格式： y = wavrecord(n,Fs>对某音频信号以Fs Hz 采样率连续录入n 个采样点的 数据。其中Fs默认值为11025Hz。 3. wavplay 功能：应用PC 机上音频输出设备播放已录制的声音。 基本调用格式： Wavplay(y,Fs>以Fs播放存入矢量y 中的音频信号。Fs默认值仍为11025Hz。 注：亦可参看sound 函数。4. fft 功能：离散傅立叶变换函数。 基本调用格式： Y = fft(X,n>对矢量X 进行n 点离散傅立叶变换，结果存入矢量Y。计算时 所用算法为快速傅立叶变换<FFT）。如果X 为普通矩阵，那么返回为对此矩 阵进行逐列的FFT 的结果。 5. ifft 功能：离散傅立叶反变换。 基本调用格式： y = ifft(X,n>返回对矢量X 进行n 点离散傅立叶反变换的结果。同样利用 FFT 算法进行具体计算，若X 为矩阵，返回结果为逐列离散傅立叶反变换的 Y 矩阵。 四、实验内容 本实验利用matlab提供的工具来采集和分析声音信号的频谱，由以下几个 部分组成： 1．声音的采集 Matlab提供了读入、录制和播放声音以及快速傅里叶变换的函数，分别是 wavread、wavrecord、wavplay和fft。阅读这几个函数的帮助文档，熟练使用。 2. 持续音的频谱分析 版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。 MATLAB系列:向量与多项式笔记
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