下载文档原格式
如何利用Matlab进行音频特征提取引言：音频特征提取是音频信号处理领域的重要环节，它可以提取出音频信号的特征参数，进而用于音频分类、识别、检索等应用。
在实际应用中，利用Matlab进行音频特征提取是一种常见且有效的方法。
本文将介绍如何利用Matlab进行音频特征提取，并逐步详解其步骤和原理。
一、背景知识在进行音频特征提取之前，我们需要了解一些背景知识。
音频信号通常是以时域波形的方式表示的，它是一段连续的时间信号。
然而，时域波形无法直接提取到音频信号的有用信息。
因此，我们需要将音频信号转换为另一种表示形式，即频域表示。
二、音频信号的频域分析对音频信号进行频域分析是提取音频特征的第一步。
主要包括以下几个步骤：1. 预处理：首先，将音频信号进行预处理，包括去除噪声、进行均衡化等。
这样可以提高信号的质量，减少对后续处理的干扰。
2. 采样和量化：接下来，对预处理后的音频信号进行采样和量化。
采样是将连续时间信号转换为离散时间信号，量化是将连续值转换为离散值。
3. 快速傅里叶变换：然后，利用快速傅里叶变换（FFT）将时域信号转换为频域信号。
FFT可以将时域波形转换为频谱图，显示出频率和振幅之间的关系。
三、常用的音频特征参数在频域表示下，我们可以提取出各种音频特征参数。
常用的音频特征参数包括：1. 频谱特征：频谱特征描述了音频信号在频域上的分布情况。
常见的频谱特征包括功率谱密度、谱平均值、频谱质心等。
2. 感知特征：感知特征是描述音频信号的听觉感知属性的参数。
如音量、音调、音色等。
3. 时域特征：时域特征描述了音频信号在时间域上的变化情况。
如时长、均方根能量、过零率等。
四、利用Matlab进行音频特征提取的步骤现在，我们来详细了解如何利用Matlab进行音频特征提取。
以下是具体的步骤：1. 导入音频文件：首先，使用Matlab的音频文件导入函数，如audioread()或wavread()，将音频文件读取到Matlab的工作空间中。
实验3双音多频信号的合成与检测实验三双音多频信号的合成与检测一实验目的1．理解电话拨号音的合成与检测的基本原理；2．深入理解信号频谱分析理论中相关参数的作用和意义；3．了解频谱分析在实际工程中的应用实例。
二实验基础双音多频(dual-tone multifrequency, DTMF)信号的产生及检测在现代通信系统中有着广泛的应用，家用电话、移动电话以及公共程控交换机(PBX)都采用DTMF 信号发送和接收电话拨号号码。
本实验要求利用信号的时域分析和频域分析的基本理论实现DTMF 的合成和检测。
1. DTMF 信号合成DTMF 信号由低频组和高频组两组频率信号构成。
按键电话上每个按键都由对应的两个频率组成，如表4.1。
当按下某个键时，所得到的按键信号是由相应两个频率的正弦信号叠加而成。
设x(n)为DTMF 信号，产生方式为：x (n )=sin (ωH n )+sin (ωH n)式中：ωH =2πf H f s,ωL =2πf L f s分别表示高频和低频频率，电话信号的典型抽样频率为f s =8KHz 。
DTMF 信号的标准是：在传送过程中每个按键字占用100ms ，其中信号必须持续至少40ms ，且不得多于55ms ，100ms 里的其余时间为静音（无信号）。
表4.1按键频率对应表2. DTMF 信号检测DTMF 信号的检测是将信号的两个频率提取出来，从而确定接收到的DTMF 对应的按键。
利用DFT 对DTMF 信号进行N 点的频谱分析，N 的选取决定了频率分辨率以及捕捉N 个样值所需要的时间。
根据谱峰出现的频率点位置m 就可以确定DTMF 信号的频率f k ：/k s f kf N =这样计算出的DTMF 信号频率可能与实际的DTMF 信号频率有一定的差别，但可以通过加大N 的选取来减小这种频率差异。
然而从另外一方面来考虑，虽然加大N 值会减小检测频率误差，但这势必会带来捕捉N 个样值所需要的时间增加，从而会对检测的效果造成一定影响。
***学院*****系 实验报告 专业： 通信工程 班级： 1350331 姓名： ******* 学号：
实验项目名称： 基于Matlab的DTMF信号产生与识别 实验项目类型： 综合性□ 设计性■ 基础性□ 实验课程名称： 信号与系统 课程代码： 2010495 实验室名称： 仪器系公共机房402 指导教师： **** 实验完成时间： 2016年5月15日 / 2015～2016学年二学期 实验成绩给定说明 1.综合性实验： 实验成绩总分以100分计，其中实验准备占10％，实验操作占40％，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。 2.设计性实验： 实验成绩总分以100分计，其中实验设计（方案制订）占20%，实验准备占10％，实验操作占20%，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。 3．基础性实验 实验成绩总分以100分计，其中实验准备占10％，实验操作占40％，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。 4．实验报告评分参考标准： （1）实验准备充分（10分，设计性无此项） （2）实验操作（或过程）完整，对步骤及实验中间产生的实验现象有详细描述（20分，综合性实验此项40分）。 （3）实验结论有原始数据或图表、程序等，且结论准确（30分） （4）实验设计方案或流程等合理，方案制订详细清晰（20分，综合性无此项） （5）实验报告内容完整，无空白，能独立完成报告、书写工整、认真（10分）。 （6）考勤及其它（10分） 一、实验内容（简述）： 利用MATLAB编程仿真DTMF信号产生与检测的过程。
二、实验目的与要求： 1.掌握DTMF的信号产生及识别原理； 2.掌握MATLAB语言的编程方法； 3.在MATLAB环境下，最终完成DTMF号码识别程序的调试；
三、实验仪器及设备、耗材： PC机（装有Matlab R2012a）
09级（一）班郭玲芳2008302580068双音多频双音多频：dual-tone multifrequency双音多频DTMF（Dual Tone Multi Frequency），双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。
一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。
DTMF信号有16个编码。
利用DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。
在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。
脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续(早期方法，很老很古董)。
双音多频信号是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。
双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。
每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。
交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。
电子工程术语定义双音多频(DTMF)是由贝尔实验室开发的信令方式，通过承载语音的模拟电话线传送电话拨号信息。
每个数字利用两个不同频率突发模式的正弦波编码，选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来。
一般情况下，声音信号很难造成对DTMF接收器的错误触发。
DTMF是“TouchTone” (早期AT&T的商标)的基础, 替代机械式拨号转盘的按键。
双音多频双音多频（DTMF）是一种在话音信道用音调来表示数字的方法，它可以用来在模拟话音信道传输信令，因此在通信中有广泛的应用。
基于928个网页-相关网页双音频所谓双音频（DTMF）是指用一频率较高的信号与一频率较低的信号叠加，“4”是770HZ 和1209HZ信号的叠加，“3”是697HZ和1477HZ信号的叠加等。
基于235个网页-相关网页双音多频功能在附加功能上，这款显卡支持双音多频功能（DTMF），支持短信息服务功能附加服务来电显示，还支持电话簿管理。
基于matlab的听音识曲系统的设计与实现随着人工智能技术的发展，听音识曲技术成为了一个重要的研究课题，它是利用计算机识别歌曲，并自动辨别出歌曲的名字和作者的技术。
在这里，我们将介绍一种基于Matlab的听音识曲系统的设计与实现方法。
第一步是语音分析，也叫音频特征提取。
这一步需要我们对输入的音频进行语音信号分析，来提取出语音的频率特性和能量特性。
我们可以使用Matlab的一些函数来实现这一步，比如短时傅立叶变换、滑动均值滤波及基于频率特性的谱聚类函数等。
这些函数可以实现音频的带宽限定和变换，同时提取出音频的语音特征，如能量特性、基频、频率谱、音频频谱等特征。
第二步是特征比较，也叫特征识别。
这一步需要我们与设定的歌曲数据库中的特征进行比较，以确定输入音频的歌曲名称和识别分数。
为了提高识别率，我们可以采用Matlab的矩阵计算技术，来自动计算特征之间的差异度，从而实现准确的歌曲识别。
第三步是输出结果。
当特征比较完成后，就可以给出歌曲名称和识别出的表示。
为了更好的展示，我们可以利用Matlab中的数据可视化技术，来展示识别出来的歌曲及其相应的特征、识别分数等信息，以便更好的识别结果。
以上就是基于Matlab的听音识曲系统的设计方法和实现方法，该系统可以有效的实现歌曲的名称识别和准确的歌曲特征比较，具有较高的精度及可靠性。
此外，该设计还具有较好的实现维护性、可扩展性及可行性，可以有效改进歌曲识别效率，有利于实现数字音频的自动化处理。
总之，Matlab是一款强大的计算机软件工具，可以完美的支持基于Matlab的听音识曲系统的设计与实现，帮助用户在音频识曲任务中取得更多的成功。
信号分选识别的matlab
信号分选识别在Matlab中是一个非常重要的领域，涉及到数字信号处理、模式识别和机器学习等多个方面。
在Matlab中，可以使用各种工具箱和函数来实现信号分选识别的任务。
首先，信号分选通常涉及到信号的预处理，包括滤波、降噪、特征提取等步骤。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的滤波函数（如滤波器设计函数、滤波函数等）来进行信号的滤波处理，以减少噪声对信号分选的影响。
同时，可以利用波形处理工具箱中的函数对信号进行特征提取，例如时域特征、频域特征、小波变换等。
其次，对于信号分选识别任务，常常会涉及到模式识别和机器学习算法的应用。
Matlab提供了丰富的机器学习工具箱，包括分类器、聚类算法、支持向量机等，可以用于对信号进行分类和识别。
通过使用这些工具箱，可以实现对信号的自动分类和识别，提高分选的准确性和效率。
此外，在Matlab中还可以利用图形用户界面（GUI）工具来设计交互式的信号分选识别系统，使用户能够直观地对信号进行处理
和分选。
总之，在Matlab中实现信号分选识别涉及到信号处理、特征提取、模式识别和机器学习等多个方面，需要充分利用Matlab提供的各种工具箱和函数来完成。
希望以上信息能够帮助你更好地理解在Matlab中进行信号分选识别的相关内容。
应用MATLAB对信号进行频谱分析及滤波频谱分析和滤波是信号处理中常用的技术，可以帮助我们了解信号的频率特性并对信号进行去噪或增强。
MATLAB是一个强大的数学计算和工程仿真软件，提供了各种工具和函数用于频谱分析和滤波。
频谱分析是通过将信号在频域上进行分解来研究信号的频率特性。
MATLAB提供了几种进行频谱分析的函数，包括FFT（快速傅里叶变换）、periodogram和spectrogram等。
下面将以FFT为例，介绍如何使用MATLAB进行频谱分析。
首先，我们需要先生成一个信号用于频谱分析。
可以使用MATLAB提供的随机信号生成函数来生成一个特定频率和幅度的信号。
例如，可以使用以下代码生成一个包含两个频率成分的信号：```MATLABFs=1000;%采样率t=0:1/Fs:1;%时间向量，从0秒到1秒，采样率为Fsf1=10;%第一个频率成分f2=50;%第二个频率成分A1=1;%第一个频率成分的幅度A2=0.5;%第二个频率成分的幅度x = A1*sin(2*pi*f1*t) + A2*sin(2*pi*f2*t);```上述代码生成了一个采样率为1000Hz的信号，包含10Hz和50Hz两个频率的成分。
接下来，我们可以使用MATLAB的FFT函数对信号进行频谱分析，并将频谱绘制出来。
FFT函数将信号从时域转换到频域，并返回频谱幅度和频率信息。
以下是使用FFT函数对上述生成的信号进行频谱分析的代码：```MATLABN = length(x); % 信号长度X = abs(fft(x))/N; % 计算FFTf=(0:N-1)*(Fs/N);%计算频率坐标plot(f,X)xlabel('频率(Hz)')ylabel('幅度')title('信号频谱')```上述代码中，我们首先计算FFT并将结果除以信号长度，以得到正确的幅度值。
然后，我们计算频率坐标，并将频谱幅度与频率绘制出来。
双音多频DTMF信号DTMF（Double Tone MulitiFrequency,双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于电话通信系统中。
但绝大部分是用作电话的音频拨号。
另外，它也可以在数据通信系统中广泛地用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。
DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。
两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。
这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。
由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。
因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
根据CCITT的建议，国际上采用的多种频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。
用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键，具体组合见表1-1。
表1-1 双音多频的组合功能因此，DTMF信号可以看作两个有限长度的正弦序列相加，正弦信号的频率由按键数字或字母符号对应的频率决定。
如，数字“8”由行频852Hz和列频1336Hz 决定。
四、实验目的：1、掌握几种基本的离散时间信号（包括单位采样序列，单位阶跃序列，单频正弦序列，单频复指数序列，实指数序列等）。
2、能够熟练利用MATLAB产生这些基本的离散时间信号。
3、理解双音多频DTMF信号、ASK、FSK、BPSK等信号的产生原理。
4、学习并运用MATLAB产生各种通信中的调制信号及双音多频信号。
五、实验内容：1、对几种基本离散时间信号（包括单位采样序列，单位阶跃序列，正弦序列，复指数序列，实指数序列等）在MATLAB中编程产生。
2、（拓展要求）利用MA TLAB编程产生2ASK，2FSK，2PSK等数字调制信号。
实验一、双音多频信号发生器本实验设计一个简单的双音多频信号发生器，需要产生两个不同频率的正弦信号,其中一个我们把它设定为697HZ,另外一个设定为1477HZ,然后将两个信号叠加在一起。
我们知道双音多频信号是在两个不同频率正弦波叠加的基础上在100ms时间内产生至少45ms的信号，然后剩下的时间保持静音。
在这里我们用一个计数器来控制时间。
首先进入Matlab，在菜单栏选择File>New>Model新建一个模型文件。
并给这个模型文件取名保存，本示例中，将文件保存为dtmf.mdl。
在dtmf文件窗口的工具栏点击Library Browser按钮，打开Simulink Library Browser窗口。
在Simulink Library Browser窗口中，点击展开Altera DSP Builder目录，可以看到DSP Builder工具支持的各种模型和组件。
这些组件可以被Simulink方便的调用来建立模型，在设计完成并验证通过之后，DspBuilder工具能将其直接转化成硬件描述语言，从而在硬件上实际运行并验证设计。
在Simulink Library中选择Altera DSP Builder>Rate Change>clockaltr，将输入频率设置为50Mhz，改名为clk,如图1：经过该模块分频后输出频率clk_div:50M/1024=48828HZ。
图1 图2在Simulink Library中选择Simulink>Sources>Pulse Generator,命名为Pulse,此模块用来模拟按键信号，参数设置成如图2所示说明：这里Period选择24414是为了让控制信号的周期为500ms,脉冲宽度定为12207是为了让高电平保持时间为250ms。
这些参数可以根据需要进行更改。
再添加一个计数器模块用来计数控制后面的信号输出，在Simulink Library中选择Altera DSP Builder>Arithmetic>Increment Decrement,命名为Inc,输出位宽设置成12位，因为采样频率为50e6/1024,在100ms应该有4882个点，50ms能记2441个点。
