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清华大学电子工程系MATLAB高级编程与工程应用实验二语音处理1.2.1(1)给定e(n) 假设e(n) 是输入信号，s(n) 是输出信号，上述滤波器的传递函数是什么？如果a1 = 1.3789，a2 = 0.9506 ，上述合成模型的共振峰频率是多少？用zplane ，freqz ，impz 分别绘出零极点图，频率响应和单位样值响应。
用filter 绘出单位样值响应，比较和impz 的是否相同。
分析：上述滤波器的传递函数是：H=11−1.3789z−1+0.9506z−2可以求出传递函数的极点为p = 0.6895 ±0.6894 i由此可以计算出模拟频率为Ω = pi/4，又因为T = 1/8000s，则可以得到共振峰频率f = 1000Hz。
使用zplane函数画出零极点图如下:使用freqz函数画出频率响应如下：使用impz函数画出单位样值响应如下：最后使用filter函数画出其单位样值响应如下：编写文件sounds_2_1.m，画出所有图像如下，可以直接比较filter函数和impz函数画出的单位样值响应几乎是一模一样的：sounds_2_1.m:clear;clc;close all;b = 1;a = [1,-1.3789,0.9506];n = [0:1:50];freqz(b,a); %画出频率响应图figure; %新建画布subplot(3,1,1);zplane(b,a); %画出零极点图subplot(3,1,2);impz(b,a,n); %利用impz函数画出单位样值响应subplot(3,1,3);x = (n == 0);stem(n,filter(b,a,x)); %利用filter函数画出单位样值响应(3)运行该程序到27 帧时停住，用（1）中的方法观察零极点图。
添加代码如下：运行程序得到零极点图如下：(4) 在循环中添加程序：对每帧语音信号s(n) 和预测模型系数fa i g ，用filter 计算激励信号e(n) 。
MATLAB音乐合成综合实验学院：班级：指导老师：吴宪祥同做者：二0一六年十二月摘要本实验共有三部分：1.简单的音乐合成；2.用傅里叶变换分析音乐；3.基于傅里叶级数的音乐合成。
一步一步分析了用MATLAB进行音乐合成的过程。
通过本实验达到加深对傅里叶级数和傅里叶分析的理解，熟悉对MATLAB基本使用的目标。
该实验采用MATLAB软件仿真来实现。
首先,通过编程对一段真实的音乐进行分析、处理,求得这段音乐的基频、谐波分量、等数据;然后,通过对乐理的研究,根据分析中求得的数据编写程序,进行基于傅里叶分析的音乐合成设计，并设计了图形用户界面。
目录1.绪论1.1 引言 (3)1.2 实验要求 (3)1.3 实验原理 (3)2.简单的合成音乐2.1 乐理知识介绍 (4)2.2 利用MATLAB实现音乐合成器，生成 WAV文件 (5)2.3 除噪音，加包络 (5)2.4 音乐升高和降八度 (9)2.5 加入谐波 (9)3.用傅里叶变换分析音乐3.1 载入fmt.wav并播放 (11)3.2 处理realware (11)3.3 分析wave2proc的基波和谐波 (13)3.4 自动分析fmt.wav的音调和节拍 (16)4.基于傅里叶级数的音乐合成4.1 重新加谐波 (17)4.2 通过音调信息弹奏《送别》 (19)5.制作GUI界面 (20)6.实验难点及问题 (21)7.实验收获 (22)1.绪论1.1 引言信号与系统的概念及分析方法广泛应用于通信、自动控制、航空航天、电子信息、地震学、生物工程等领域,因此“信号与系统”是一门电子信息学科相关专业的主干技术课程。
MATLAB 是国际上公认的优秀的科技应用软件,随着版本的不断升级,内容也在不断扩充。
基于MATLAB 的音乐分析与合成实验是针对“信号与系统”课程的重点和难点之一的傅里叶变换和傅里叶级数等内容而设计的。
由于该实验是真实音乐的实际应用,可以增进对傅里叶级数和傅里叶变换的理解,加深对信号分析工程应用的理解,提高在信号分析领域的应用能力。
课程设计《音乐合成》实验报告专业：测控技术与仪器班级：测控11-2 班*名：***学号： ***********指导教师：**广东石油化工学院计算机与电子信息学院信号与系统课程设计-------利用matlab合成音乐一、实验目的1. 熟悉MATLAB的软件和语言指令的使用；2. 学习利用MATLAB进行连续信号的时域、频域分析；3. 熟悉抽样信号与连续信号的区别。
二、实验内容1．请根据《画心》片断的简谱和“十二平均律”计算出该片断中各个乐音的频率，在MATLAB 中生成幅度为1抽样频率为8kHz 的正弦信号表示这些乐音。
请用sound 函数播放每个乐音，听一听音调是否正确。
最后用这一系列乐音信号拼出《画心》片断，注意控制每个乐音持续的时间要符合节拍，用sound 播放你合成的音乐，听起来感觉如何？并用图显示生成的音乐信号。
相关知识：①《画心》完整曲谱，实验时从中随机截取几节用于编程。
②利用十二平均律计算频率以及相关音乐知识。
如图1，其中错误!未找到引用源。
，错误!未找到引用源。
，错误!未找到引用源。
相当于错误!未找到引用源。
的二次谐波，二者是倍频的关系。
从A到A1共有12个键，7个白色键，5个黑色键。
中间这些频率值得计算规律为相邻音倍乘系数错误!未找到引用源。
即错误!未找到引用源。
，别的依次类推。
图1 钢琴键盘图1中各键对应的频率如下表：bG表示的F升高半音，在乐谱中用#表示。
或者G降低半音，用b表示。
乐谱这中的4/4表示每小节有四拍，一个1/4音符的持续时间为一拍，一拍大概0.5s左右。
eg：y=0*t; %初始化y(t<0.25)=sin(440*2*pi*t(t<0.25)); %第一个音 5，持续时间0.25sy(0.25<t&t<0.5)=sin(392*2*pi*t(0.25<t&t<0.5)); %第二个音3，持续时间0.25ssound(y,8000) %播放音乐三．实验步骤3.1音乐合成根据《画心》第一小节的简谱和十二平均律计算出该小节每个乐音的频率，在MATLAB中生成幅度为1，抽样频率为8kHz的正弦信号表示这些乐音，用sound播放合成的音乐。
matlab程序设计实验报告《MATLAB程序设计实验报告》摘要：本实验报告旨在介绍MATLAB程序设计的基本原理和实践操作，通过实验演示和分析，展示了MATLAB在工程领域的应用和重要性。
本报告详细介绍了MATLAB程序设计的基本语法和常用函数，以及如何利用MATLAB进行数据处理、图像处理、信号处理等工程应用。
通过本报告的学习，读者将能够掌握MATLAB程序设计的基本技能，为工程实践提供有力的支持。
1. 引言MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
它具有强大的数学计算功能和丰富的绘图工具，广泛应用于工程、科学和金融等领域。
本实验报告将介绍MATLAB程序设计的基本原理和实践操作，帮助读者快速掌握MATLAB的基本技能。
2. 实验目的本实验的主要目的是让读者了解MATLAB程序设计的基本语法和常用函数，掌握MATLAB在工程领域的应用和重要性。
通过实验演示和分析，展示MATLAB 在数据处理、图像处理、信号处理等方面的应用。
3. 实验内容（1）MATLAB程序设计的基本语法和常用函数（2）利用MATLAB进行数据处理的实验演示（3）利用MATLAB进行图像处理的实验演示（4）利用MATLAB进行信号处理的实验演示4. 实验步骤（1）学习MATLAB程序设计的基本语法和常用函数（2）编写MATLAB程序，实现数据处理、图像处理、信号处理等功能（3）进行实验演示和分析，展示MATLAB在工程领域的应用和重要性5. 实验结果与分析通过本实验的学习，读者将能够掌握MATLAB程序设计的基本技能，包括数据处理、图像处理、信号处理等方面的应用。
通过实验演示和分析，读者将了解MATLAB在工程领域的重要性，为工程实践提供有力的支持。
6. 结论MATLAB程序设计是一种强大的工程工具，具有广泛的应用前景。
通过本实验报告的学习，读者将能够掌握MATLAB程序设计的基本技能，为工程实践提供有力的支持。
MATLAB中的音乐合成和音频处理技术音乐是人类文化的一部分，而音频处理和音乐合成则是现代技术的重要应用之一。
在MATLAB中，我们可以利用其强大的信号处理功能和数值计算能力，实现高质量的音频处理和音乐合成。
本文将探讨MATLAB中的音乐合成和音频处理技术，并介绍一些常用的方法和工具。
一、音频处理技术音频处理技术是指对音频信号进行各种操作和处理，以改善音频质量或提取有用信息。
MATLAB提供了许多处理音频信号的函数和工具箱，例如音频导入、滤波、降噪、特征提取等。
1. 音频导入和播放在MATLAB中，我们可以使用audioread函数将音频文件导入到工作空间中，并使用sound函数或audioplayer对象来播放音频。
2. 滤波和均衡器滤波是音频处理中常用的技术之一，用于去除噪声或强调特定频率的信号。
MATLAB提供了一系列滤波器设计和滤波函数，如低通滤波、高通滤波、带通滤波等。
此外，还可以使用均衡器调整音频频谱的均衡度。
3. 降噪和音频增益降噪是一项重要的音频处理任务，用于减少噪声对音频质量的影响。
MATLAB 中有多种降噪算法可供选择，如傅里叶变换降噪、小波降噪等。
此外，还可以通过调节音频增益来增强信号的强度和清晰度。
4. 音频特征提取音频特征提取是指从音频信号中提取与语音内容、音乐信息等相关的特征。
MATLAB中可以使用信号处理工具箱的功能来提取音频特征，如时域特征（如能量、过零率等）、频域特征（如频谱、谱图等）、光谱特征（如梅尔频率倒谱系数、线性预测编码系数等）等。
5. 音频合成和效果处理除了信号处理和特征提取外，MATLAB还提供了强大的音频合成和效果处理功能。
我们可以使用音频合成算法生成各种音频信号，如正弦波、白噪声、方波等。
此外，还可以使用音频效果处理算法实现音频混响、合唱、失真等效果。
二、音乐合成技术音乐合成是指通过声音的合成和处理，生成逼真的音乐作品。
在MATLAB中，我们可以利用其丰富的信号处理和数值计算功能，实现各种音乐合成技术。
如何进行MATLAB音频处理与合成MATLAB（Matrix Laboratory）是一种功能强大的科学计算软件，广泛应用于各个领域的工程和研究项目中。
其中，音频处理与合成是MATLAB的一个重要应用领域之一。
本文将探讨如何使用MATLAB进行音频处理与合成，以及其中的一些基本原理和方法。
一、音频信号的表示与处理在MATLAB中，音频信号通常是以数字矩阵的形式进行表示和处理。
每个音频样本被映射到一个数字值上，这些数字值按照一定的采样率进行采样，形成了一段音频信号的离散表示。
在进行音频处理前，需要将音频信号读取到MATLAB中，并将其转换为一个数字矩阵。
MATLAB提供了许多用于音频读取和写入的函数，如audioread()和audiowrite()。
使用audioread()函数可以将音频文件读取为数字矩阵，例如：```matlab[x, fs] = audioread('audio.wav');```其中，x表示音频信号的数字矩阵，fs表示采样率。
读取完音频信号后，我们就可以对其进行各种音频处理操作了。
二、音频处理操作1. 音频滤波音频滤波是一种常见的音频处理操作，通常用于去除噪声、调整音频声音质量等。
MATLAB提供了丰富的滤波函数和工具箱，如fir1()和butter()函数可以用于设计滤波器。
我们可以根据具体的需求选择滤波器类型，并将其应用于音频信号上，实现不同的滤波效果。
2. 音频均衡化音频均衡化是调整音频频谱，使其在不同频率上的能量均匀分布的过程，以改善音频的听感效果。
MATLAB提供了许多频域处理函数，如fft()和ifft()，可以用于对音频信号进行频谱分析和合成。
通过对音频信号进行频谱加权调整，即可实现音频均衡化的效果。
3. 音频时域处理音频时域处理是指对音频信号在时间上进行调整或变换的一类操作。
其中，常见的音频时域处理操作包括音频剪切、音频重采样等。
MATLAB提供了丰富的时域处理函数，如resample()和crop()函数可以用于音频重采样和剪切操作。
河北经贸大学毕业论文基于MATLAB软件的音乐合成专业名称：电子信息工程班级：学生姓名：指导老师：完成时间：2015年5月摘要本设计利用MA TLAB软件，通过MA TLAB GUI构建一个具有图形用户界面的音乐合成系统。
该系统能实现音乐的简单合成、音乐的降噪处理、音乐的加谐波处理、音乐的升降度处理、音乐的时域和频域波形图显示及利用傅里叶级数原理合成音乐的操作。
本系统应用模块化的思路进行设计，将系统分为四个模块，分别为简单合成及处理音乐的模块、利用傅里叶变换分析音乐频谱的模块、基于傅里叶级数合成音乐的模块和音乐字幕动态显示的模块。
本论文阐述了整个系统详细的设计过程，而针对每个模块的设计都有详细的理论基础为依托，包括原理及设计程序，并且有仿真效果的演示。
该软件系统作为教学辅助软件可以为语音信号处理课程的教学提供一定的帮助，可以让学生们更好地深入理解信号与系统等主干课程的内容，充分发挥自身的创新能力与实践能力。
该系统可以通过选取不同的算法，对音乐分别进行处理，基本做到抑制噪声，提高音乐质量，有利于更高层次的处理与应用。
此外，从整体效果上看，该系统的用户应用界面友好、便于操作，通过菜单、控件的使用可以方便的选取不同的方法，设置不同的参数以便于用户操作使用。
系统通过对各种处理效果的演示，也可以让用户更直观地了解简单音乐处理的几种方法，并在各种相应处理前后的对比中让用户更容易接受与其对应的方法及特点。
关键词音乐合成；MTALAB；GUI；傅里叶变换AbstractThe design in this paper uses the MATLAB software to construct a music synthesis system with a graphical user interface by MATLAB GUI.The system can achieve simple music synthesis,the processing of reducing music noise,the treatment of music with harmonic,the processing of raising and lower octave,displaying waveform in time domain and frequency domain and synthesis of music based on Fourier series.This system takes the idea of modular design,divided into four modules, respectively including the module of music of simple synthesis and processing,the module of music spectrum analysis through using the Fourier transform,the module of music synthesis based on Fourier series,the module of displaying music subtitle dynamically.This paper,including the principle and program design and simulation results demonstrate, describes the design process of the system in detail.Each module has a detailed theoretical basis for support.As a teaching aid software can provide some help for the speech signal processing course in teaching,which can help students understand the signal and system course and give full play to students’ innovation ability and practice ability.Through selecting different algorithms,the system can dispose music respectively, suppress noise basically,improve the quality of music and avail to deal with the higher level.In addition,the graphic user interface of the system is friendly and easy to operate. Select different methods and set different parameters for users by using the menu,controls.Through a variety of demonstrations of effects,the system also makes users understand several ways of dealing with music more intuitively and in compare with before and after the all treatments,we can accept the corresponding methods and characteristics more easily.Keywords Music synthesis; MTALAB;GUI;Fourier transform目录1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 研究的主要内容 (1)2 MA TLAB软件的简介 (3)2.1 MA TLAB的发展史 (3)2.2 MA TLAB的系统构成 (4)3MA TLAB音乐合成的原理 (5)3.1 所涉及的乐理知识简述 (5)3.1.1 音调与唱名 (5)3.1.2 音色与谐波 (5)3.1.3 十二平均律 (5)3.2 傅里叶变换与频谱分析 (6)4 MA TLAB音乐合成系统的总体设计 (7)4.1 系统的总体设计 (7)4.2 GUI界面的设计 (7)4.2.1 启动GUIDE (8)4.2.2 GUIDE设计环境 (8)4.2.3 GUI界面的功能设计 (9)5 MA TLAB音乐合成系统的设计与实现 (11)5.1 简单合成及处理音乐模块的设计与实现 (11)5.1.1 合成《社会主义好》 (11)5.1.2 加包络，除噪音 (12)5.1.3 音乐升降度处理 (13)5.1.4 音乐加谐波处理 (15)5.2 用傅里叶变换分析音乐频谱模块的设计与实现 (16)5.3 基于傅里叶级数合成的音乐模块的设计与实现 (20)5.4 音乐《小星星》字幕动态显示模块的设计与实现 (21)6 系统的调试与运行 (24)6.1 音乐的播放、暂停的调试与运行 (24)6.2 傅里叶变换分析音乐的调试与运行 (25)总结 (26)参考文献 (27)基于MA TLAB软件的音乐合成1 绪论1.1研究背景及意义如今，信息化、数字化程度越来越高，语音信号的处理技术作为基于数字信号处理技术与语音学知识对语音信号进行处理的新兴技术被越来越多的高科技产业广泛应用，这项技术成为信息科学工程与研究领域的核心技术之一。
信号与系统－综合实验之音乐合成(1)请根据《东方红》片断的简谱和“十二平均律”计算出该片断中各个乐音的频率，在MATLAB 中生成幅度为1 、抽样频率为8kHz 的正弦信号表示这些乐音。
请用sound 函数播放每个乐音，听一听音调是否正确。
最后用这一系列乐音信号拼出《东方红》片断，注意控制每个乐音持续的时间要符合节拍，用sound 播放你合成的音乐，听起来感觉如何？代码如下：f =8000;t2=[0:1/f:1];t4=[0:1/f:0.5];t8=[0:1/f:0.25];omg5=523.35;omg6=587.33;omg2=392;omg1=349.23;omg6l=293.66;m1=sin(2*pi*omg5*t4);m2=sin(2*pi*omg5*t8);m3=sin(2*pi*omg6*t8);m4=sin(2*pi*omg2*t2);m6=sin(2*pi*omg1*t4);m7=sin(2*pi*omg1*t8);m8=sin(2*pi*omg6l*t8);m9=sin(2*pi*omg2*t2);m=[m1 m2 m3 m4 m6 m7 m8 m9];sound(m);听的时候发现在相邻乐音之间有杂音，这是由于相位不连续造成的。
(2)你一定注意到(1) 的乐曲中相邻乐音之间有“啪”的杂声，这是由于相位不连续产生了高频分量。
这种噪声严重影响合成音乐的质量，丧失真实感。
为了消除它，我们可以用图1.5 所示包络修正每个乐音，以保证在乐音的邻接处信号幅度为零。
此外建议用指数衰减的包络来表示。
我采用的是指数衰减的包络。
代码如下：f =8000;t2=[0:1/f:1];t4=[0:1/f:0.5];t8=[0:1/f:0.25];omg5=523.35;omg6=587.33;omg2=392;omg1=349.23;omg6l=293.66;m1=exp(-2*t4).*sin(2*pi*omg5*t4);m2=exp(-4*t8).*sin(2*pi*omg5*t8);m3=exp(-4*t8).*sin(2*pi*omg6*t8);m4=exp(-1*t2).*sin(2*pi*omg2*t2);m6=exp(-2*t4).*sin(2*pi*omg1*t4);m7=exp(-4*t8).*sin(2*pi*omg1*t8);m8=exp(-4*t8).*sin(2*pi*omg6l*t8);m9=exp(-1*t2).*sin(2*pi*omg2*t2);m=[m1 m2 m3 m4 m6 m7 m8 m9];sound(m);第一次我采用的指数衰减没有时间前面的系数，即每个都只乘exp(t),没有系数；后来根据不同节拍，更改了不同的衰减系数，这样声音听起来感觉更加圆润。
