《数字信号处理》课程设计--基于MATLAB的音乐信号处理和分析

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1、 数字信号处理课程设计 设计题目：基于 MATLAB 的音乐信号处理和分析 院系：物理工程学院 专业：电子信息科学与技术 学号： 姓名： 一、一、课程设计的目的课程设计的目的 本课程设计通过对音乐信号的采样、抽取、调制解调、滤波、去噪等多种处理过程的 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、理论以及频谱分析 方法和数字滤波器设计方法； 使学生掌握的基本理论和分析方法只是得到进一步扩展； 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、二、 课程设计的基本要求课程设计的基本要求 1 学会 MATLAB 的使用，掌握 MAT

2、LAB 的基本编程语句。 2 掌握在 Windows 环境下音乐信号采集的方法。 3 掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。 4 掌握 MATLAB 设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法。 5 掌握使用 MATLAB 处理数字信号、进行频谱分析、涉及数字滤波器的编程方法。 三、三、课程设计内容课程设计内容 实验实验 1 1 音乐信号的音谱和频谱观察音乐信号的音谱和频谱观察 使用 windows 下的录音机录制一段音乐信号或采用其它软件截取一段音乐信号 （要求： 时间不超过 5s、文件格式为 wav 文件） 使用 wavread 语句读取音乐信号，获取抽样率； （注意：读取的信号

3、时双声道信号， 即为双列向量，需要分列处理） ； 输出音乐信号的波形和频谱，观察现象； 使用 sound 语句播放音乐信号，注意不同抽样率下的音调变化，解释现象。 程序如下： Y,FS,NBITS=WAVREAD(怒放的生命 - 汪峰 5s); %读取音乐信号 plot(Y); %显示音乐信号的波形和频谱 sound(Y,FS); %听音乐（按照原来的抽样率） Y1=Y(:,1); %由双声道信号变为单声道信号 size(Y1) figure subplot(2,1,1); plot(Y); %显示原信号波形 N=length(Y1); f1=fft(Y1); %傅立叶变换 w=2/N*0:N

4、/2-1; subplot(2,1,2); plot(w,abs(f1(1:N/2); %显示波形 原信号的波形和频谱图 实验实验 2 2 音乐信号的抽取（减抽样）音乐信号的抽取（减抽样） 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） ； 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； 播放减抽样音乐信号，注意抽样率的变化，比较不同抽取间隔下的声音，解释现象 程序如下 Y,FS,NBITS=WAVREAD(怒放的生命 - 汪峰 5s); Y1=Y(:,1); D= ;j=0; %减抽样，D 表示抽样间隔（10 倍和 100 倍） f

5、or i=1:D:length(Y1) % I 表示开始减抽样的起始点 j=j+1; Y2(j)=Y1(i); %Y2 减抽样后的信号 end N=length(Y1); N1=length(Y2); F1=fft(Y1); F2=fft(Y2); w1=2/N*0:N-1; w2=2/N1*0:N1-1; figure subplot(4,1,1);plot(Y1); %显示原单声道信号波形和频谱 subplot(4,1,2);plot(Y2); %图显示抽样信号波形和频谱 subplot(4,1,3);plot(w1,abs(F1); %显示原单声道信号 fft 变换后的波形和频谱 sub

6、plot(4,1,4);plot(w2,abs(F2); %显示抽样信号快速 fft 变换后的波形和频谱 sound(Y2,FS) %声音低沉， 而且不是很清晰。 有一些声音信号丢失， % 抽样率越高，声音越听不清晰， 图 2（ （10 倍）图中由上而下依次为原单声道波形、抽样后波形、原单快速 fft 变换波形、 抽样信号快速 fft 变换波形 图 2（ （100 倍）图中由上而下依次为原单声道波形、抽样后波形、原单声道 快速 fft 变换波形、抽样信号快速 fft 变换波形） 实验实验 3 3 音乐信号的音乐信号的 AMAM 调制调制 观察音乐信号的频率上限，选择适当调制频率对信号进行调制（给出高、低两种调 制频率） ； 输出调制信号的波形和频谱，