《数字信号处理》课程设计报告--基于MATLAB的音乐信号处理和分析

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1、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21、音乐信号的音谱和频谱观察22、音乐信号的抽取（减抽样）43、音乐信号的AM调制54、AM调制音乐信号的同步解调75、音乐信号的滤波去噪14四、问题讨论191、IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的比较192、音乐信号的音调与信号的什么特征有关？203、音乐信号的音色与信号的什么特征有关？204、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？205、音乐信号的幅度与相位特征对信号有哪些影响？21五、心得体会21六、参考文献2121《数字信号处理》课程设计设计题目：基于MA

2、TLAB的音乐信号处理和分析一、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MATLAB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I

3、IR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、设计数字滤波器的编程方法。三、课程设计内容1、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）①使用wavread语句读取音乐信号，获取抽样率；（注意：读取的信号是双声道信号，即为双列向量，需要分列处理）；②输出音乐信号的波形和频谱，观察现象；③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。Wavread格式说明：[w,fs,b]=wavread(‘

4、语音信号’21)，采样值放在向量w中，fs表示采样频率（hz），b表示采样位数。【Matlab程序如下】：closeall;clearall;clc;[w,fs,b]=wavread('C:UserslenovoDesktopmatlab设计梦里水乡[移动影音转换专家].wav');w1=w(:,2);%抽样率为fssubplot(2,2,1);plot(w1);title('音乐信号时域图');gridon;%sound(w1,fs);f1=fft(w1);l1=length(f1);ww1=2/l1*(0:l1-1);sub

5、plot(2,2,3);plot(ww1,abs(f1));title('音乐信号频谱图');gridon;%抽样率为fs/2sound(w1,fs/2);%抽样率为2fssound(w1,2*fs);【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，同时抽样点数fs=44000。212、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

6、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的范围，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】：%减抽样小间隔j=0;d=2;wz=w1(1:10000);fori=1:d:leng

7、th(wz)j=j+1;dwav(j)=w1(i);end%sound(dwav,fs/d);subplot(2,2,2);plot(dwav);title('减抽样时域图');gridon;f2=fft(dwav);l2=length(f2);ww2=2/l2*(0:l2-1);subplot(2,2,4);plot(ww2,abs(f2));title('减抽样频谱图');gridon;%减样大间隔j=0;d=4;wz=w1(1:10000);fori=1:d:length(wz)j=j+1;dwav(j)=w1(i);end21%s

8、ound(dwav,fs/d);figure;subplot(2,1,1);plot(dwav);f2=fft(dwav);l2=length(f2);ww2=2/l2*(0:l2-1);su