信号与系统实验 基本信号的产生语音的读取与播放.docx
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信号与系统实验基本信号的产生语音的读取与播放
《信号与系统》课程研究性实验记录1
姓名
学号
年级专业及班级
指导教师
提交日期
信号的时域分析（MATLAB仿真）
【目的】
（1）掌握基本信号及其特性，了解实际信号的建模。
（2）掌握基本信号的运算，加深对信号时域分析基本原理和方法的理解，并建立时频之间的感性认识。
（3）学会仿真软件MATLAB的初步使用方法，掌握利用MATLAB进行信号表示和信号运算。
【研讨内容】——基础题
题目1：
基本信号的产生，语音的读取与播放
1）生成一个正弦信号，改变正弦信号的角频率和初始相位，观察波形变化（可利用subplot分割图形窗口，同时绘制多个图对比观察），并听其声音的变化。
2）完成P72M2-3、M2-4、M2-6、M2-9（可适当参考P58-P66）
3）分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形。
【温馨提示】
（1）利用MATLAB函数wavread（file）读取.wav格式文件。
（2）利用MATLAB函数sound（x,fs）或者wavplay（x,fs）播放正弦信号和声音信号。
【仿真程序】
参考代码：
1生成一个正弦信号
A=1;w0=2*pi;phi=pi/6;
t=1:
0.001:
8;
xt=A*sin（w0*t+phi）;
plot（t,xt）
sound（xt,1000）
2改变角频率
（1）增大角频率
A=1;w0=4*pi;phi=pi/6;
t=1:
0.001:
8;
xt=A*sin（w0*t+phi）;
plot（t,xt）
3改变初始相位
（1）减小初始相位
A=1;w0=2*pi;phi=0;
t=1:
0.001:
8;
xt=A*sin（w0*t+phi）;
plot（t,xt）
4分别录制一段男声、女声信号，进行音频信号的读取与播放，画出其时域波形
女声[y,Fs,nbits]=wavread（'youth.wav'）;
wavplay（y,Fs）;
subplot（2,1,1）
plot（y）
t=0:
1/Fs:
（length（y）-1）*1/Fs;
subplot（2,1,2）
plot（t,y）
男声[y,Fs,nbits]=wavread（'time.wav'）;
wavplay（y,Fs）;
subplot（2,1,1）
plot（y）
t=0:
1/Fs:
（length（y）-1）*1/Fs;
subplot（2,1,2）
plot（t,y）
【仿真结果】
女声频谱图
男生频谱图
正弦信号波形图改变角频率波形图改变初始相位波形图
【结果分析】
提示：
应从以下几方面对结果进行分析：
（1）随着正弦信号角频率的变化，其波形有什么变化，听到的声音又有变化？
它们之间有什么关系？
频率越大波形越密集，声音更尖锐。
（2）男声和女声信号的时域波形有什么区别？
男声幅度比女声低。
【研讨内容】——提高题
题目2：
信号的基本运算（语音信号的翻转、展缩）
1）将原始音频信号在时域上进行延展、压缩，
2）将原始音频信号在时域上进行幅度放大与缩小，
3）将原始音频信号在时域上进行翻转，
【温馨提示】
1.把时间变为原来的a倍，即能压缩（a大于1）或延展（a小于1）为原来的a倍。
2.直接在原信号前乘以a，即能使幅度放大（a大于1）或缩小（a小于1）
3.使用flipud函数，实现信号翻转。
【仿真程序】
参考代码：
程序如下：
（1）原信号的2倍压缩
[x,fs,nbits]=wavread（'youth.wav'）;
x1=x（1:
2:
end）;wavplay（x1,fs）
plot（x1）
【仿真结果】
【结果分析】原信号压缩两倍后，音频效果速度变为原来的两倍，声音也变得更加尖锐。
完成P72M2-3、M2-4、M2-6、M2-9（可适当参考P58-P66）
M2-3:
（1）x（t）的mtlab函数：
functionyt=x（t）
yt=t.*（t>=0&t<=2）+2*（t>2&t<=3）-1*（t>3&t<=5）;
（2）x（t）x（0.5t）x（2-0.5t）的波形图：
程序：
functionyt=x2_1（t）
yt=t.*（t>=0&2>t）+2*（t>=2&3>t）-1*（t>=3&5>t）;end
%example2_3
t=-1:
0.01:
5;
subplot（3,1,1）;
plot（t,x2_1（t））;
title（'x（t）'）;
axis（[-1,6,-2,3]）;
subplot（3,1,2）;
plot（t,x2_1（0.5*t））;
title（'x（0.5*t）'）;
axis（[-1,6,-2,3]）;
subplot（3,1,3）;
plot（t,x2_1（2-0.5*t））;
title（'x（2-0.5*t）'）;
axis（[-1,6,-2,3]）;
M2-4
functionyt=m（t）
yt=1*（1+t）.*（t>=-1&t<=0）;
end%example2_4
t=-3:
0.001:
3;
subplot（3,1,1）;
plot（t,m（t））;
axis（[-2,2,-2,2]）;
xt2=0.5*（m（t）+m（-t））;
subplot（3,1,2）;
plot（t,xt2）;
axis（[-2,2,-2,2]）;
xt3=0.5*（m（t）-m（-t））;
subplot（3,1,3）;
plot（t,xt3）;
axis（[-2,2,-2,2]）;
M2-6
%example2_4discrete-timesinusoidalsignal
K=0:
40;
xk=sin（0.1*pi*k）;
stem（k,xk）
xk=sin（0.5*pi*k）;
stem（k,xk）
xk=sin（0.9*pi*k）;
stem（k,xk）
xk=sin（1.1*pi*k）;
stem（k,xk）
xk=sin（1.5*pi*k）;
stem（k,xk）
xk=sin（1.9*pi*k）;
stem（k,xk）
M2-9
M2-9
（1）
代码：
k=-4:
7;x=[-3,-2,3,1,-2,-3,-4,2,-1,4,1,1];
stem（k,x）
（2）
（3）代码：
k=-12:
21;x=[-3,0,0,-2,0,0,3,0,0,1,0,0,-2,0,0,-3,0,0,-4,0,0,2,0,0,-1,0,0,4,0,0,1,0,0,-1];
subplot（2,1,1）
stem（k,x,'file'）
title（'3±¶ÄÚ²å'）
t=-1:
2;
y=[-2,-2,2,1];
subplot（2,1,2）
stem（t,y,'file'）
title（'3±¶³éÈ¡'）a
xis（[-3,4,-4,4]）
代码：
k=-4:
7;
x=[-3,-2,3,1,-2,-3,-4,2,-1,4,1,-1];
subplot（2,1,1）
stem（k+2,x,'file'）
title（'x[k+2]'）
subplot（2,1,2）
stem（k-4,x,'file'）
title（'x[k-4]'）
代码：
k=-4:
7
x=[-3,-2,3,1,-2,-3,-4,2,-1,4,1,-1];stem（-fliplr（k）,fliplr（x）,'file'）title（'x[-k]'）
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