手机按键声分析设计报告论

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1、XXX学院手机按键声分析设计报告专业XXXXXXXXXXXXX班级XXX级XX班学号XXXXXXX姓名XXX152015年1月19日目录摘要31.绪论41.1背景41.2本文主要设计内容42.设计原理52.1WAV文件读入与播放52.1.1WAV文件的读入52.1.2WAV文件的播放52.2频域分析及可视化52.2.1频域分析52.2.2频域可视化6152.3手机按键声频谱63.设计结果与分析73.1手机按键声总的时域波形与频谱图73.2手机按键声每个按键声的时域波形与频谱图73.2.1手机按键第一声73.2.2手机按键第二声83.2.3手机按键第三声83

2、.2.4手机按键第四声83.2.5手机按键第五声93.2.6手机按键第六声93.2.7手机按键第七声103.2.8手机按键第八声103.2.9手机按键第九声113.2.10手机按键第十声113.3手机按键声频率114.总结12参考文献12摘要本文主要实现了用Matlab软件对手机按键声的分析，学习了数字音频信号输入Matlab环境的方法。详细了解了FFT快速傅里叶算法，通过FFT快速傅里叶算法分析了每个按键声的幅频特性，从而根据每个按键声的频谱并查表得出该声音所对应的键号。同时学习了Matlab程序设计语言，编写了相应的程序。关键词Matlab数字音频信号

3、FFT快速傅里叶算法幅频特性15151.绪论1.1背景在计算机技术日新月异的今天，计算机已同人们的日常生活和工作越来越紧密的联系在一起。而在工程计算领域中，计算机技术的应用正逐渐把科技人员从繁重的计算工作中解放出来。在科学研究和工程应用的过程中，往往需要进行大量的数学计算，传统的纸笔和计算机已不能满足海量的计算要求。Matlab的产生是与数学紧密联系在一起的，Matlab由主包和功能各异的工具箱组成，其基本数据结构是矩阵，它具有非常强大的计算功能，正是凭借其杰出的性能，Matalab现在已成为世界上应用最广泛的工程计算应用软件之一。Matlab在国外高校已

4、成为大学生、硕士生、博士生必须掌握的基础程序设计语言。信息处理是科学研究和工程技术许多领域都需要进行的一个重要环节，Matlab将信号处理中许多常用的算法编写成可调用的函数，汇聚构成了信号处理工具箱。它的信号处理工具箱包含了各种经典和现代的数字信号处理技术，是一个非常优秀的算法研究和辅助设计工具。而FFT快速傅里叶变换就是其中一种算法。1.2本文主要设计内容Matlab具有非常强大的计算功能，在这次设计中，给出一段手机按键声音，用Matlab将声音转换为数字信号并分析，按照声音出现的先后顺序逐字分析，确定是那几个按键被按下。152.设计原理在matlab中

5、将手机按键声音信号转化为数字信号，然后用FFT快速傅里叶变换对声音信号逐个进行频谱分析。频谱分析用傅立叶变换将波形x(t)变换为频谱X(f)从另一角度来了解信号特征。常见傅里叶变换有DFT和FFT。DFT是FFT的基础,FFT是DFT的快速算法,在MATLAB中可以利用函数fft来计算序列的离散傅里叶变换DFT。FFT是时域和频域转换的基本运算。2.1WAV文件读入与播放MATLAB可支持两种格式的输入输出NeST/SUN(后缀为“.au”)和MicrosoftWAV文件，后缀为“.wav”。本文采用的是WAV声音文件。2.1.1WAV文件的读入wav

6、read用于读取Microsoft的扩展名为“.wav”的声音文件其调用格式如下y=wavread(file)，其作用是从字符串file所指定的文件路径读取wave文件将读取的采样数据送到y中。若file中无“.wav”扩展名则该命令自动将指定文件名后加上“.wav”扩展名。[y,fs,nbits]=wavread(file);其作用是返回采样率和每个采样的比特数。2.1.2WAV文件的播放Wavplay利用Windows音频输出设备播放声音，其调用格式是（1）wavplay(y,fs);以采样频率fs向Windows音频设备发送向量信号。标准的音频采样

7、率有8000、11025、22050和44100HZ。（2）wavplay(y);自动采样率为11025HZ。152.2频域分析及可视化2.2.1频域分析对于给定的时域信号y，可以通过Fourier变换得到频域信息Y。Y可按下式计算式中，N为样本容量，为采样间隔。采样信号的频谱是一个连续的频谱，不可能计算出所有的点的值，故采用离散Fourier变换DFT，即式中，。但上式的计算效率很低，因为有大量的指数(等价于三角函数)运算，故实际中多采用快速Fourier变换(FFT)。其原理即是将重复的三角函数算计的中间结果保存起来，以减少重复三角函数计算带来的时间浪

8、费。由于三角函数计算的重复量相当大，故FFT能极大地提高运算效率。