##MATLAB之時(shí)域及頻域的樂(lè)器信號(hào)分析及處理

MATLAB之時(shí)域及頻域的樂(lè)器信號(hào)分析及處理

• 前言
• 設(shè)計(jì)題目及要求
• 詳細(xì)步驟
• • 一.創(chuàng)建腳本，導(dǎo)入音頻文件并播放
  • 二.畫(huà)出信號(hào)的時(shí)域波形
  • 三.進(jìn)行快速傅里葉變化及數(shù)據(jù)選取
  • 四.畫(huà)出頻域圖像
  • 五.構(gòu)建濾波器
  • 六.導(dǎo)入濾波器并得出傳遞系數(shù)
  • 七.進(jìn)行濾波
  • 八.畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域、頻域圖
  • 九.畫(huà)濾波圖像
  • 十.導(dǎo)出濾波后的音頻文件

前言

這是之前使用MATLAB做的一個(gè)項(xiàng)目，來(lái)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析處理，設(shè)計(jì)語(yǔ)音信號(hào)的導(dǎo)入及播放操作，讀取信號(hào)長(zhǎng)度、畫(huà)圖及生成濾波等操作，MATLAB小白可零基礎(chǔ)上手，只要跟著教程一步一步來(lái)就可以，非常簡(jiǎn)單。

后續(xù)會(huì)上傳源碼及文件，請(qǐng)關(guān)注并收藏。

設(shè)計(jì)題目及要求

##設(shè)計(jì)題目及要求

1.設(shè)計(jì)題目：時(shí)頻域樂(lè)器信號(hào)的分析與處理
2.設(shè)計(jì)目標(biāo)：對(duì)樂(lè)器不同音階信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域分析和處理的基本方法

3.設(shè)計(jì)要求
（1）分別錄制鋼琴、吉他、口琴等樂(lè)器在不同音階的聲音文件，并將文件導(dǎo)入Matlab中；
（2）分別分析各樂(lè)器（兩種或兩種以上）的不同音階聲音的頻譜，繪制其頻譜圖，分析聲音信號(hào)的頻譜；
（3）設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，剔除聲音信號(hào)的高頻諧波，并分析濾波信號(hào)的頻譜；
（4）生成濾波后的語(yǔ)音文件，分析聽(tīng)覺(jué)效果。

詳細(xì)步驟

##下面開(kāi)始詳細(xì)教程

一.創(chuàng)建腳本，導(dǎo)入音頻文件并播放

1.在MATLAB中創(chuàng)建一個(gè)新腳本并保存

2.選擇音頻文件導(dǎo)入MATLAB中并播放
（1）首先要注意的是MATLAB處理的音頻信號(hào)為波形文件，.wav格式，所以不能直接導(dǎo)入.mp3等格式，改格式直接修改后綴名即可；
（2）注意一定要將要處理的音頻文件放到運(yùn)行目錄下；
（3）接下來(lái)在腳本中導(dǎo)入音頻文件

[MU,fs]=audioread('piano.wav');

這里用到的函數(shù)是audioread，這個(gè)一般是通用的，任何版本都可以用。函數(shù)中需要寫(xiě)出要導(dǎo)入的音頻文件，注意文件名稱(chēng)中不能有中文！
audioread函數(shù)為采集音頻信號(hào)數(shù)據(jù)，采樣值將放在向量MU中，fs為表示采樣頻率。
MU和fs可根據(jù)喜好修改為其他名字。
（4）在MATLAB中該播放音頻

sound(MU,fs);

這里只需要一個(gè)函數(shù)即可，無(wú)需過(guò)多解釋。

二.畫(huà)出信號(hào)的時(shí)域波形

plot(MU); //直接畫(huà)出數(shù)組MU的圖形，即為時(shí)域圖title('初始信號(hào)波形'); //設(shè)置圖像的標(biāo)題xlable('時(shí)間'); //設(shè)置圖像X軸名稱(chēng)ylable('幅度'); //設(shè)置圖像Y軸名稱(chēng)grid //在圖中添加網(wǎng)格線(xiàn)，增加可讀性

##注意：
這里僅僅為作時(shí)域圖的方法，在建立整個(gè)項(xiàng)目時(shí)還需要考慮美觀(guān)性等因素，一般來(lái)說(shuō)需要
建立一個(gè)專(zhuān)門(mén)的圖形界面，完整整合代碼將會(huì)放在后面。

三.進(jìn)行快速傅里葉變化及數(shù)據(jù)選取

1.計(jì)算信號(hào)長(zhǎng)度

n=length(MU);

2.快速傅里葉變化

MU1=fft(MU,n);

數(shù)據(jù)MU傅里葉變化后的數(shù)據(jù)將儲(chǔ)存到MU1中
3.選取一半數(shù)據(jù)

len = round((length(MU1))/2);

這里要注意傅里葉變化后的數(shù)據(jù)為一個(gè)對(duì)稱(chēng)圖形，這里為了美觀(guān)性選取了其中的一般數(shù)據(jù)，
這里無(wú)所謂，影響不大

四.畫(huà)出頻域圖像

plot(abs(gq1(1:len))); //畫(huà)出頻譜圖title('初始信號(hào)頻譜'); //設(shè)置標(biāo)題xlabel('頻率'); //設(shè)置X軸名稱(chēng)ylabel('幅度'); //設(shè)置Y軸名稱(chēng)grid on //添加網(wǎng)格線(xiàn)

五.構(gòu)建濾波器

這里我用的是MATLAB自帶的fdatool工具來(lái)構(gòu)建的濾波器，在MATLAB中直接輸入fdatool就可以打開(kāi)這個(gè)工具。
這里有兩種濾波器可供選擇，IIR濾波器和FIR濾波器，本人使用的是IIR濾波器。
具體參數(shù)可根據(jù)自己需要進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)置好參數(shù)后需要將濾波器模型導(dǎo)出，具體步驟如下：
File-Export
在彈出的窗口中，Export To這里選擇MAT-File,Export As這里選擇Objects
之后點(diǎn)擊下方Export，保存文件就可以到處濾波器的模型文件了，格式為.mat

六.導(dǎo)入濾波器并得出傳遞系數(shù)

load('E:\lowpass.mat'); //導(dǎo)入濾波器[b,a]=tf(Hd); //得出傳遞系數(shù)

這里load函數(shù)為導(dǎo)入文件，單引號(hào)中寫(xiě)濾波器模型文件的位置，注意加上后綴，而且路徑中不
要有中文。

七.進(jìn)行濾波

x=filter(b,a,MU);

這一步直接寫(xiě)即可，無(wú)需過(guò)多解釋

八.畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域、頻域圖

這一步與畫(huà)原始信號(hào)的時(shí)域頻域圖大同小異，無(wú)非是把MU換成了x，下面直接放代碼。

##時(shí)域圖plot(x); //畫(huà)出濾波后音頻的時(shí)域圖title('濾波后信號(hào)的波形'); //設(shè)置標(biāo)題xlabel('時(shí)間'); //設(shè)置X軸單位ylabel('幅度'); //設(shè)置Y軸單位grid on //添加網(wǎng)格線(xiàn)##頻域圖n=length(x); //計(jì)算濾波后音頻數(shù)據(jù)長(zhǎng)度X1=fft(x,n); //對(duì)濾波后音頻進(jìn)行傅里葉變化len = round((length(X1))/2); //選取一半長(zhǎng)度plot(abs(X1(1:len))); //畫(huà)出濾波后音頻的頻譜圖title('濾波后信號(hào)的頻譜'); //設(shè)置標(biāo)題xlabel('頻率'); //設(shè)置X軸ylabel('幅度'); //設(shè)置Y軸grid on //添加網(wǎng)格線(xiàn)

九.畫(huà)濾波圖像

這一步在構(gòu)建濾波器的時(shí)候上面就已經(jīng)顯示了，但是為了方便直接看，就加了這一步。

fvtool(Hd,'Analysis','magestimate');

這也是MATLAB自帶的功能，里面的三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是要畫(huà)的參數(shù)，后面兩個(gè)是X軸和Y軸的名稱(chēng)。

十.導(dǎo)出濾波后的音頻文件

audiowrite('newpiano.wav',x,fs);

單引號(hào)中為文件名，自己取即可，注意加后綴。

##以上就是全部的過(guò)程，后續(xù)會(huì)上傳全部源碼及文件
##不足之處請(qǐng)及時(shí)指出，互相學(xué)習(xí)

##文件已上傳，自行下載
https://download.csdn.net/download/weixin_44936771/12677957

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MATLAB之时频域乐器信号的分析与处理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。