《数字信号处理》课程设计作业院系：物理工程学院电子信息科学与技术班级：1学号：20092250103姓名：冯军美实验一：音乐信号音谱和频谱的观察1.实验方案读取音乐信号并将信号装换为单声道的，并输出信号的波形图和频谱图%2.源程序clear all; close all;clc[x,fs,bit]=wavread('F:\费玉清-一剪梅00_01_23-00_01_28.wav');%读取音乐信号，其中x为截取的音乐信号size(x) %看音乐信号是单声道还是双声道sound(x,fs); %听原始音乐信号x=x(:,1); %获取单声道音乐信号N=length(x); %N为音乐信号的长度figureplot(x) %画音乐信号的连续波形grid on %产生虚线格title('音乐信号时域波型') %标注图注xlabel('Time') %x坐标ylabel('Magnitude') %y坐标F1=fft(x,N); %做音乐信号的N点快速傅里叶变换w=2/N*[0:N-1]; %w为连续频谱的数字角频率横坐标figureplot(w,abs(F1)) %连续频谱图grid ontitle('音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')%不同抽样频率下听取的音乐信号% sound(x,2*fs);sound(x,fs/2);3.输出波形0.511.522.5x 105-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81音乐信号时域波型TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500200025003000音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e4．输出结果分析从音谱可看到音乐信号分布在整个时间轴上，幅值分布有规律；从频谱可看到音乐信号主要分布在低频段，高频成分较少，在0.4pi 以后几乎无音乐信号的频谱成分了5．回放声音信号特征的描述和解释当抽样率变为原来的2后，可听出音乐信号，但音乐明显比原来速度播放的快了，播放时间也比原来缩短了，而且音乐中听到的更多的是高频成分。

如果继续增加抽样率，当抽样率变为原来的五倍时，已经听不出原信号了，且播放时间缩的更短。

当抽样率变为原来的1/2，仍可辨别出音乐信号，但此时音乐中主要是低频成分，音乐信号听起来播放速度明显比原信号慢了，而且播放时间也比原来延长了。

如果继续降低抽样率，当抽样率变为原来的五分之一时，已经不能辨别出音乐信号了，且播放时间比原来更长。

实验二：音乐信号的抽取1.实验方案读取音乐信号之后将信号变为单声道信号，分别取不同的抽样间隔对原因有信号进行减抽样，并输出减抽样后信号的波形图和频谱图，同时播放信号。

2.源程序clear all;close all;clc;[x,fs,bit]=wavread('F:\费玉清-一剪梅00_01_23-00_01_28.wav');%读取音乐信号size(x)x=x(:,1); %取双声道信号的第一列sound(x,fs);figureplot(x); %输出音乐信号的连续波形grid ontitle('减抽样前音乐信号时域波型')xlabel('Time')ylabel('Magnitude')N=length(x); %音乐信号的长度F1=fft(x,N); %对音乐信号进行N点fft变换w=2/N*[0:N-1]; %连续频谱的数字角频率的横坐标figureplot(w,abs(F1)); %原信号的频谱图grid ontitle('减抽样前音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')%对音乐信号进行减抽样D=2;j=0; %取减抽样的间隔为2for i=1:D:length(x) %对原始的音乐信号每隔2个点抽一次样j=j+1;x1(j)=x(i); %x1为减抽样后的信号endsound(x1,fs/D); %播放减抽样后的音乐信号figureplot(x1); %输出减抽样后未混叠的信号的连续波形grid ontitle('减抽样后不混叠的音乐信号时域波型')xlabel('Time')ylabel('Magnitude')F2=fft(x1,N);figureplot(w,abs(F2)) %输出减抽样后未混叠的信号的频谱图grid ontitle('减抽样后不混叠的音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')D=100;j=0; %取抽样间隔为20for i=1:D:length(x) %对原信号每隔20个点抽取一次j=j+1;x2(j)=x(i); %减抽样后的信号endsound(x2,fs/D); %播放减抽样后的音乐信号figureplot(x2) %减抽样后混叠的信号连续波形grid ontitle('减抽样后混叠的音乐信号时域波型')xlabel('Time')ylabel('Magnitude')F3=fft(x2,N);figureplot(w,abs(F3)) %减抽样后混叠的信号的连续频谱图grid ontitle('减抽样后混叠的音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')3.输出波形.0.511.522.5x 105-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81减抽样前音乐信号时域波型TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500200025003000减抽样前音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e24681012x 104-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82200400600800100012001400减抽样后不混叠的音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e5001000150020002500-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82510152025303540减抽样后不混叠的音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e4.输出结果分析从时域分析，随着减抽样的间隔不断的变大，可发现信号波形变得比原来稀疏平均幅值也比原信号小一些，但从信号的波形上无法看出减抽样后的频谱是否混叠。

从频域分析，可明显看出取不同的抽样间隔对信号的影响的不同。

当间隔为2时，频域图的最高频率未超过pi，未发生混叠。

当抽样间隔取100时，可看出频谱发生较大改变，且频谱变得很混乱，高频和低频没有分界线了。

5．回放声音信号特征的描述和解释减抽样的抽样间隔不同，相应的信号的频谱图和声音的播放也相应的会发生变化。

随着抽样间隔的增加，当抽样间隔增加到6时，可看到频谱已开始发生混叠，但播放的音乐信号并未发生太大改变。

继续增加抽样间隔，频谱的混叠程度逐渐增大。

随着抽样间隔的逐渐增大，播放的音乐信号音调变得越来越低，且当抽样间隔增加到20时，音乐信号里面间杂有杂音，但可以分辨出是原信号。

当抽样间隔增大到40时，已分辨不出原音乐信号了。

实验三：音乐信号的AM调制1．实验方案读取音乐信号之后，输出音乐信号的频谱图，观察音乐信号的频率上限，分别选取调制合适的调制频率0.4pi、产生混叠时的极低频调制频率0.1pi和极高频调制频率0.9pi，观察调制后的频率图，并播放调制后的音乐信号。

2．源程序clear all; close all;clc[x,fs,bit]=wavread('F:\费玉清-一剪梅00_01_23-00_01_28.wav');%读取音乐信号size(x);x=x(:,1); %获取单声道信号N=length(x); %N为音乐信号的长度% sound(x,fs); %播放音乐信号figuresubplot(2,1,1)plot(x) %输出音乐信号的连续波形grid ontitle('音乐信号时域波型')xlabel('Time')ylabel('Magnitude')F1=fft(x,N); %对音乐信号进行N点快速傅里叶变换w=2/N*[0:N-1]; %w为连续频谱的数字角频率横坐标subplot(2,1,2)plot(w,abs(F1)) %输出连续谱图grid ontitle('音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')n=0:N-1; %n取值共N点x1=cos(0.4*pi*n); %对音乐信号进行调制的余弦信号figureF2=fft(x1,N); %对余弦信号进行N点fft变换plot(w,abs(F2)) %输出余弦信号的连续谱图grid ontitle('余弦信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')x2=x.*x1'; %用合适的余弦信号对音乐信号进行调制% sound(x2,fs); %播放调制后的音乐信号figuresubplot(2,1,1);plot(x2) %输出调制后的信号的波形F3=fft(x2,N); %对调制后的信号进行N点fft变换grid ontitle('调制后未发生混叠的音乐信号时域波型')xlabel('Time')subplot(2,1,2);plot(w,abs(F3)) %输出调制后信号的信号的连续谱图grid ontitle('调制后未发生混叠的音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')n=0:N-1;x3=cos(0.1*pi*n); % 低频的余弦信号F=fft(x3,N);figureplot(w,abs(F)) %输出余弦信号的连续谱图grid ontitle('余弦信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')x4=x.*x3'; %对音乐信号进行调制% sound(x4,fs); %播放调制后的音乐信号figuresubplot(2,1,1);plot(x4) %输出低频调制后的信号的波形F4=fft(x4,N); %对调制后的进行N点fft变换grid ontitle('低频调制后混叠的音乐信号时域波型')xlabel('Time')subplot(2,1,2);plot(w,abs(F4)) %输出低频调制后信号的信号的连续谱图grid ontitle('低频调制后混叠的音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')x5=cos(0.9*pi*n); %高频的余弦信号F5=fft(x5,N);figureplot(w,abs(F5)) %输出高频余弦信号的连续谱图grid ontitle('余弦信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')x6=x.*x5'; %对音乐信号进行高频调制sound(x6,fs); %播放高频调制后的音乐信号figuresubplot(2,1,1);plot(x4) %输出高频调制后的信号的波形F=fft(x6,N); %对高频调制后的进行N点fft变换grid ontitle('高频调制后混叠的音乐信号时域波型')xlabel('Time')subplot(2,1,2);plot(w,abs(F)) %输出高频调制后信号的信号的连续谱图grid ontitle('高频调制后混叠的音乐信号频域波型')xlabel('Frequency/Hz')ylabel('Magnitude')3.输出波形0.511.522.5x 105-1-0.500.51音乐信号时域波型TimeM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82100020003000音乐信号频域波型Frequency/Hz M a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82246810124余弦信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e0.511.522.5x 105-1-0.500.51Time00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500调制后未发生混叠的音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82246810124余弦信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e0.511.522.5x 105-1-0.500.51Time00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500低频调制后混叠的音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82246810124余弦信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e0.511.522.5x 105-1-0.500.51Time00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8250010001500高频调制后混叠的音乐信号频域波型Frequency/HzM a g n i t u d e4. 输出结果从输出波形上看，调制前后的音乐信号的波形几乎没有什么区别。