matlab時(shí)域分析報(bào)告部分專題研討

1、信號(hào)與系統(tǒng)課程研究性學(xué)習(xí)報(bào)告時(shí)間 2010/11/15題目1基本信號(hào)的產(chǎn)生，語音的讀取與播放1) 生成一個(gè)正弦信號(hào)，改變正弦信號(hào)的角頻率和初始相位，觀察波形變化；2) 生成一個(gè)幅度為1、基頻為2Hz、占空比為50%的周期方波，3) 觀察一定時(shí)期內(nèi)的股票上證指數(shù)變化，生成模擬其變化的指數(shù)信號(hào)，4) 錄制一段音頻信號(hào)，進(jìn)行音頻信號(hào)的讀取與播放，【題目分析】1.1生成一個(gè)正弦信號(hào)，改變正弦信號(hào)的角頻率和初始相位，觀察波形變化。主要掌握正弦信號(hào)的函數(shù)表示，通過改變w0來改變角頻率，通過改變phi來改變初始相位?！痉抡娉绦颉縲0=2*pi。phi=pi/6 。t=0:0.0001:8xt=si n(w0

2、*t+phi)。plot(t,xt)【仿真結(jié)果】原始圖形改變w0后圖形【結(jié)果分析】使W0增大時(shí)，圖形變密集，頻率增加 使W0減小時(shí)，圖形變稀疏，頻率減小 改變phi時(shí)，圖形t=0是y值改變【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】通過該題學(xué)會(huì)了使用sin函數(shù)的表達(dá)方式，由此衍生出cos函數(shù)和其他三角形是函數(shù)的表達(dá)?！鹃喿x文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng)陳后金北京：高等教育出版社，2007.12【題目分析】1.2生成一個(gè)幅度為1、基頻為2Hz、占空比為50%的周期方波。方波的函數(shù)為 A*square ( w0*t， n),n為方波周期的占空比，幅度通過A來控制。【仿真程序】fs=2,A=1。w0=2*pi*fs 。x=A*square(

3、w0 *t,50)。plot(t,x) 。axis(0,2,-1,2)【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】像上題一樣w0控制頻率變化，占空比控制圖形在坐標(biāo)空間中的大小 【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】方波函數(shù)的使用， 占空比的理解?！鹃喿x文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng).陳后金.北京：高等教育出版社,2007.12【題目分析】1 . 3觀察一定時(shí)期內(nèi)的股票上證指數(shù)變化，生成模擬其變化的指數(shù)信號(hào)。 利用rand噪音信號(hào)與指數(shù)信號(hào)的相加得到一個(gè)波動(dòng)上升的模擬股票信號(hào)?！痉抡娉绦颉縯=0:0.01:2.99。a=2。xt=a.At+(ra nd(1,300)-0.5)+si n(2*pi*t)。plot(t,xt)【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】Ra

4、nd函數(shù)與指數(shù)函數(shù)相加實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)的上下波動(dòng)，程序中(rand(1,300)-0.5)形式?！咀灾鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容】Rand函數(shù)的使用【閱讀文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng)陳后金北京：高等教育出版社,2007.12【發(fā)現(xiàn)問題】Rand函數(shù)使得指數(shù)函數(shù)整體上下移動(dòng)?！締栴}探究】原因是沒有確定有多少個(gè)點(diǎn)需要隨機(jī)處理。為正負(fù)波動(dòng)【題目分析】1 . 4錄制一段音頻信號(hào)，進(jìn)行音頻信號(hào)的讀取與播放。音頻的讀取需要利用wavread函數(shù)，音頻的播放需要利用sou nd函數(shù)【仿真程序】y,fs,nbits=wavread(hktk )。sou nd(y,fs ,n bits)。plot(y)【仿真結(jié)果】【結(jié)果分析】通過Wavread函

5、數(shù)讀取音頻，通過 sou nd函數(shù)播放音頻?！咀灾鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容】Wavread函數(shù)與sou nd函數(shù)的使用。【閱讀文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng)陳后金北京：高等教育出版社，2007.12【發(fā)現(xiàn)問題】開始播放不了音頻【問題探究】音頻文件沒有轉(zhuǎn)換成 wav格式。題目2：信號(hào)的基本運(yùn)算(語音信號(hào)的翻轉(zhuǎn)、展縮)1) 將原始音頻信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行延展、壓縮，2) 將原始音頻信號(hào)在頻域上進(jìn)行幅度放大與縮小，3) 將原始音頻信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，【題目分析 】看到本題目以后，想到的思路是這樣的，先提取一個(gè)音頻信號(hào)，然后放在matlab 中，如下列程序。之后對(duì)這個(gè)音頻信號(hào)按照題目的要求進(jìn)行變換。要注 意的是前兩問中對(duì)信號(hào)的延展壓

6、縮和對(duì)幅度的放大和縮小時(shí)不一樣的。 延展和壓 縮時(shí)對(duì)頻率的變化，而幅度變化是加在外面的。最后一題，引入時(shí)間長度 k, 最 終進(jìn)行翻轉(zhuǎn)?！痉抡娉绦?】(1)figure(1) 。x,fs,nbits=wavread ( speech ) 。wavplay(x,fs) 。x1=x(1:1:end) 。k=1:length(x1) 。plot(k,x1) 。figure(2) 。x,fs,nbits=wavread ( speech ) 。wavplay(x,fs) 。x2=x(1:2:end) 。k=1:length(x2) 。wavplay(x2,fs) 。plot(k,x2) 。(2)x,Fs

7、,bits=wavread(speech) 。 wavplay(x,Fs) 。x3=10*x(1:1:end) 。wavplay(x3,Fs) 。k=1:length(x1) 。plot(k,x3) 。x,Fs,bits=wavread(speech) 。wavplay(x,Fs) 。x4=0.1*x(1:1:end) 。wavplay(x4,Fs) 。k=1:length(x1) 。plot(k,x4) 。(3)x,fs,bits=wavread(speech,512,102400) x=x(1:1:e nd)。k=1:le ngth(x) 。sou nd(x,fs,bits)。plot(-

8、k,x) ?！痉抡娼Y(jié)果】將初始信號(hào)延展初始語音信號(hào)將初始信號(hào)幅度放小為原來的十分之一將初始信號(hào)放大為原來的十倍將初始信號(hào)翻轉(zhuǎn)【結(jié)果分析】1語音信號(hào)進(jìn)行延展和壓縮后，效果變得很難聽了。2.幅度放大與縮小會(huì)影響音頻的聲音高低3翻轉(zhuǎn)后的效果不甚理想，只有語音信號(hào)的前一部分。【自主學(xué)習(xí)內(nèi)容】Wavread 與 wavplay 的應(yīng)用自己錄制語音信號(hào)并將 wma格式轉(zhuǎn)換為wav格式【閱讀文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng)陳后金北京：高等教育出版社,2007.12【發(fā)現(xiàn)問題】(專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：1運(yùn)行的時(shí)候不知道怎么控制播放幾遍，有的讓他播放2次，但是他播放3次。2翻轉(zhuǎn)后的效果只有初始音頻的前面一部分

9、。題目3:系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)域求解將原始音頻信號(hào)中混入噪聲，然后用M點(diǎn)滑動(dòng)平均系統(tǒng)對(duì)受噪聲干擾的信號(hào)去噪，改變M點(diǎn)數(shù)，比較不同點(diǎn)數(shù)下的去噪效果，【題目分析】利用wavread函數(shù)輸入一段音頻樣本。利用(rand(1,R)-0.5)*0.2生成一個(gè)在-0.1 0.1之間的隨機(jī)噪聲利用 b=ones(M,1)/M。a=1。m=filter(b,a,x)。對(duì)信號(hào)去噪【仿真程序】R=6455。Fs=80000。bits=16 。y,Fs,bits=wavread(0.wav,R)。k=1:R 。wavplay(y,Fs) 。figure。plot(k,y) 。xlabel(原始信號(hào))。legend(原始信號(hào))

10、。d=(ra nd(R,1)-0.5)*0.2。x=y+d 。figure(2) xlabel(。plot(k,d,r-.,k,x,g-)。加入噪聲)o legend(噪聲, 加噪后)。wavplay(x,Fs) 。M=5。b=ones(M,1)/M。a=1m=filter(b,a,x)。figure(3) xlabel( lege nd(o plot(k,m,r-)o去掉噪聲后)o去噪后)owavplay(m,Fs)【仿真結(jié)果】原始信號(hào)加噪后信號(hào):去噪后信號(hào):【結(jié)果分析】從聲音的效果得出去噪后的噪音不明顯。 改變M值，M值越小時(shí)去噪強(qiáng)度越小， 去噪效果越弱，但同時(shí)原信號(hào)失真也越??；M值越大時(shí)

11、去噪效果越強(qiáng)，但原信號(hào) 失真越強(qiáng)?！咀灾鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容】【閱讀文獻(xiàn)】信號(hào)與系統(tǒng)陳后金北京：高等教育出版社，2007.12信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)杜晶晶西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2009.8 其他來自搜素引擎：谷歌百度【發(fā)現(xiàn)問題】(專題研討或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題)：【問題探究】 題目4：連續(xù)信號(hào)卷積的近似計(jì)算兩個(gè)連續(xù)信號(hào)的卷積定義為QOy(t)二.x( )h(t - )d -a為了進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，需對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行抽樣。記xk=x(k ), hk=h(k ),為進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的抽樣間隔。則連續(xù)信號(hào)卷積可近似的寫為y(kA)畑 Axk*hk這就可以利用conv函數(shù)可近似計(jì)算連續(xù)信號(hào)的卷積。設(shè)x(t)=u(

12、t)u(t1)， h(t)=x(t)”x(t)，(a) 為了與近似計(jì)算的結(jié)果作比較，用解讀法求出y(t)=x(t)”h(t);(b) 用不同的厶計(jì)算出卷積的數(shù)值近似值，并和a中的結(jié)果作比較；(c) 若x(t)和h(t)不是時(shí)限信號(hào)，則用上面的方法進(jìn)行近似計(jì)算會(huì)遇到什么問題？給出一種解 決問題的方案；(d) 若將x(t)和h(t)近似表示為x(t)x(npA(t _0.5A_ n )qQh(t)劉遲 h(nA)pA(t _0.5A_nA)推導(dǎo)近似計(jì)算卷積的算法。取相同的抽樣間隔，比較兩種方法的計(jì)算卷積誤差?！绢}目分析】：(a) 應(yīng)該就是利用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果即可。(b) 在matlab中

13、不可以直接進(jìn)行連續(xù)的信號(hào)的卷積，必須得先對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣，得到離散的信號(hào)，然后求得兩個(gè)離散信號(hào)的卷積，得到另外一個(gè)離散信號(hào)yk A ,最后再把離散的信號(hào)連續(xù)化，得到要得到的y(kA )。通過改變的值來與(a)中所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。(c) 此題的問題癥結(jié)就是matlab不能表示出非時(shí)限信號(hào)。(d) 題目中已經(jīng)說明了 x(t)與h(t)的近似值，所以直接將x(t)與h(t)帶入 y(t)二x( Jh(t - Jd .中，就可以得到此種狀態(tài)下的卷積?！痉抡娉绦颉縞lear 。%第二個(gè)小題(b)TMAX=4。 dt=0.001。delta=0.1 。 t=0:dt:TMAX。t0=0:delta:2*TM

14、AX m=le ngth(t)。N=delta/dt 。 x=rectpuls(t-0.5,1) xs=double(x(1:N:m) MN仁 le ngth(xs) %stem(1:MN1,xs) h=tripuls(t-1,2,0) hs=h(1:N:m)。MN2=le ngth(hs) %stem(1:MN2,hs) J=c on v(xs,hs)*delta plot(t0,J) 。%第四個(gè)小題(d)dt=0.001。delta=0.1 。N=delta/dt 。t=0:dt:4。m=le ngth(t)。sum=O。nO=1/delta。m0=2/delta。x=rectpuls(t

15、-0.5,1)。xs=double(x(1:N:m)。h=tripuls(t-1,2,0)。hs=h(1:N:m)。for m=1:m0for n=1: nOy=tri(delta, n, m,t)。sum=sum+xs( n)*hs(m)*y。end。end。plot(t-0.25,sum)。%第四個(gè)小題中的function函數(shù)fun ctio ny = tri(delta,m, n,t)%UNTITLED Summary of this fun ctio n goes here % Detailed expla nati on goes herey=t(m+n)*delta&t(m+n+1

16、)*delta&t (m+n+2)*delta.*(m+n+2)*delta-t)?！痉抡娼Y(jié)果】對(duì)于第(2)小題 當(dāng)delta=0.1時(shí)，圖像如(a)所示：012346679(a)(b)(c)而對(duì)于第(4)小題的仿真結(jié)果為：當(dāng)delta=0.1時(shí)，圖像如(d)所示:h(t)= x(t) x( t)= u( t)-u(t T) u(t)- u(t-1) =r(t)-2 r(t-1)+ r(t-2)h(t)如下圖(d)【結(jié)果分析】(a)為了與近似計(jì)算的結(jié)果作比較，用解讀法求出y(t)=x(t)*h(t)；x(t)=u(t)-u(t-1)，圖形如下：2IIIIIII15 -1 ” -0.5 -0 0

17、 占-IIILILI-1-0 500.511.522.53所示:y(t)=x(t)*h(t)=u(t) u(t1)* r(t)-2r(t-1)+r(t-2)O.Sta1: + St - l.SaStx-3t+5lO0tllt22t3delta越小的時(shí)候，圖像越平滑，越接近于利用解讀法由于matlab軟件本身的性質(zhì)，不能取到無窮大，函數(shù)(b) 從上述圖像中可以看到，當(dāng) 求得的結(jié)果。(c) 若x(t)和h(t)不是時(shí)限信號(hào)的話,值在到達(dá)某一值時(shí)會(huì)變成0。解決辦法是我們可以根據(jù)自己的需要，設(shè)定x(t)和h(t)在某一范圍內(nèi)的函數(shù)值，其他值均為0。(d) 和(b)相比，我們可以得到(b)的方法比較好，更接近于理論值?！咀灾鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容】 連續(xù)信號(hào)的抽樣 離