《数字信号处理》课程设计
设计题目：基于
MATLAB的音乐信号处理和分析
院系：物理工程学院 专业：电子信息科学与技术 学号： 姓名：
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、滤波、去噪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、理论以及频谱分析方法和数字滤波器设计方法；使学生掌握的基本理论和分析方法只是得到进一步扩展；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、 课程设计的基本要求
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IIR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、涉及数字滤波器的编程方法。
三、课程设计内容
实验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：读取的信号时双声道信号，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；
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。 程序如下：
[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s'); %读取音乐信号
plot(Y); %显示音乐信号的波形和频谱 sound(Y,FS); %听音乐（按照原来的抽样率） Y1=Y(:,1); %由双声道信号变为单声道信号 size(Y1) figure
subplot(2,1,1);
plot(Y); %显示原信号波形
N=length(Y1);
f1=fft(Y1); %傅立叶变换 w=2/N*[0:N/2-1]; subplot(2,1,2);
plot(w,abs(f1(1:N/2))); %显示波形 原信号的波形和频谱图
实验2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；
播放减抽样音乐信号，注意抽样率的变化，比较不同抽取间隔下的声音，解释现象 程序如下
[Y,FS,NBITS]=WAVREAD('怒放的生命 - 汪峰5s'); Y1=Y(:,1);
D= ;j=0; %减抽样，D表示抽样间隔（10倍和100倍） for i=1:D:length(Y1) % I表示开始减抽样的起始点 j=j+1;
Y2(j)=Y1(i); %Y2减抽样后的信号 end
N=length(Y1); N1=length(Y2); F1=fft(Y1); F2=fft(Y2); w1=2/N*[0:N-1]; w2=2/N1*[0:N1-1]; figure
subplot(4,1,1);plot(Y1); %显示原单声道信号波形和频谱 subplot(4,1,2);plot(Y2); %图显示抽样信号波形和频谱
subplot(4,1,3);plot(w1,abs(F1)); %显示原单声道信号fft变换后的波形和频谱 subplot(4,1,4);plot(w2,abs(F2)); %显示抽样信号快速fft变换后的波形和频谱 sound(Y2,FS) %声音低沉，而且不是很清晰。有一些声音信号丢失，%
抽样率越高，声音越听不清晰，
图2（（10倍）图中由上而下依次为原单声道波形、抽样后波形、原单快速fft变换波形、抽样信号快速fft变换波形
图2（（100倍）图中由上而下依次为原单声道波形、抽样后波形、原单声道
快速fft变换波形、抽样信号快速fft变换波形）
《数字信号处理》课程设计,基于MATLAB的音乐信号处理和分析解析
