信号与系统实验实验八.doc

《信号与系统实验实验八.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、武汉大学教学实验报告电子信息学院年12月25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1.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。2.实验基本原理音频信号（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、音强和音色。而声波的三个重要参数为频率ω0、幅度An和相位ψn，这也就决定

2、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)谐波与音色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。nω0称为的nω0次谐波分量，也称为(n-1)次音。音色是由混入基音的泛音所决定的，高次谐波越丰富，音色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，由此产生各种音色效果。(3)幅度与音强人耳对

3、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

4、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。涉及的MATLAB函数（1）wavread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

5、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FsHz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。（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。

6、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。一、实验操作部分实验内容与代码、实验结果与结论（1）持续音的频谱分析y=data;y=y(2049:2048+1024);%截取中间的1024个点Y2048=fft(y,2048);%2048点FFTfigure('numbertitle','off','name','2048点FFT');plot(linspace(-pi,pi,2048),fftshift(abs(Y2048)));Y1024=fft(y,1024);%10

7、24点FFTfigure('numbertitle','off','name','1024点FFT');plot(linspace(-pi,pi,1024),fftshift(abs(Y1024)));y1024=real(ifft(Y1024));%逆FFTfigure('numbertitle','off','name','1024点FFT的逆变换');subplot(211);plot(y1024);title('