matlab数字音频处理实验报告,数字信号处理MATLAB实验1
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实验一熟悉MATLAB环境
一、实验目的
(1)熟悉MATLAB的主要操作命令。
(2)学会简单的矩阵输入和数据读写。
(3)掌握简单的绘图命令。
用MATLAB进行编程，并掌握开发函数的技术
(5)观察离散系统的频率响应。
二、实验内容
仔细研读本章附录内容，并在MATLAB开发环境中运行这些示例代码以加深理解。基于对MATLAB基础命令的掌握基础上，请完成下列实验任务。
上机实验内容：
(1)处理该数组所涉及的基本算术操作包括加法、减法、乘法、除法以及幂运算等操作类型。给定数组A = [1, 2, 3, 4] 和 B = [3, 4, 5...]作为输入数据
6]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出
A、B、C、D、E、F、G。
(2)用MATLAB实现以下序列。
a)x(n)=0.8n0≤n≤15
b)x(n)=e(0.2+3j)n0≤n≤15
c)x(n)=3cos(0.125πn+0.2π)+2sin(0.25πn+0.1π)0≤n≤15
(n)=x(n+16)，绘出四个d)将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x
16
周期。
(n)=x(n+10)，绘出四个e)将c)中的x(n)扩展为以10为周期的函数x
10
周期。
(3)x(n)=[1,-1,3,5]，产生并绘出下列序列的样本。
a)x 1(n)=2x(n+2)-x(n-1)-2x(n)
b)∑=-=5
1k 2)
使用k n变量及其相关表达式nx(n)和x(4)绘制以下时间函数的时间序列图，并在图中标注x轴、y轴以及图形顶部以提供必要的信息说明。
a)x(t)=sin(2πt)0≤t≤10s
b)x(t)=cos(100πt)sin(πt)
0≤t≤4s
(5) 实现函数stepshift(n₀, n₁, n₂)，达成u(n - n₀)，n₁的相关操作。(6) 针对一个因果系统H(z)，计算并绘制其频率响应特性：由以下差分方程确定：
\frac{y[n] + 0.9 z^{-1} y[n-1] + 0.67 z^{-2} y[n-2]}{1 + 2 z^{-3}} = u[n] + 3 z^{-4} u[n-4]
分别计算并绘制系统的幅频响应与相频响应曲线
(7)计算序列｛8-2-123｝和序列｛23-1-3｝的离散卷积，并作图表示卷积结果。
(8)求以下差分方程所描述系统的单位脉冲响应h(n),0≤n<50
y(n)+0.1y(n-1)-0.06y(n-2)=x(n)-2x(n-1)三、思考题
(1)对于有限长序列，如何用MATLAB计算其DTFT。
对于由两个子系统级联或并联组成的系统而言，请问如何利用MATLAB软件对其中各个环节进行分析研究以获取其频率响应特性中的幅值与相位变化情况？
四、实验报告要求
(1)简述实验目的及原理。
(2)按实验步骤附上实验程序。
(3)按实验步骤附上有关离散系统的频率特性曲线。
(4)简要回答思考题。
五、与本实验有关的MATLAB 函数
x=sin (2pif/fs*n)；生成频率为f，采样频率为fs的正弦信号，式中，n=[012…N]。
sum(X)；对于向量X，计算X各元素的和。
对于矩阵X，计算X 各列元素之和组成的行向量。
绘制以向量t为自变量、向量y为因变量的函数图形；生成基于坐标系中由坐标系中的横轴由元素构成行或列形式表示的数据点所连接而成的一条曲线图形；这两个在维度上保持一致的两个矩阵或数组将被传递给该函数用于绘图操作。
命令plot(s1,t1,s2,t2,s3,t3)；将在同一图上画出分别以t1,t2,t3为坐标的向量s1,s2,s3的曲线。
xlabel(‘samples’)；在x轴上加上标注。
ylabel(‘amplitude’)；在y轴上加上标注。
title(‘sinusoidal signal’)；在图的上部加上标题。
y=conv(h，x)；计算向量h和x的卷积，结果放在y中。
y = \texttt{filter}(b, a, x)；基于向量b和a构建的滤波器作用于输入信号向量x
h=impz(b，a，N)；计算b和a为参数的N点滤波器脉冲响应。
调用freqz函数计算得到复频率向量H及频率向量f；基于以Hz为单位的采样频率Fs进行设置
该指令旨在生成滤波器的幅度频率特性和相位频率响应曲线。若未提供左边对应的[H,f]参数，则此指令将直接生成滤波器的对数幅度频率特性和相应的相位频率响应图谱。
实验二信号的采样与重建
一、实验目的
基于对本章内容的学习，在实验中深入理解并掌握信号采样与重建的相关概念，并且能够熟练使用相关的MATLAB函数。
(2)通过观察采样信号的混叠现象，进一步理解奈奎斯特采样频率的意义。
(3)通过实验，了解数字信号采样率转换过程中的频谱特性。
深入探讨实际音频信号进行内插与提取的过程，并详细分析低通滤波器在该过程中的功能与影响
二、实验内容
深入研读相关的MATLAB函数帮助文件。在掌握这些函数的基础上完成以下试验。
深入研读相关的MATLAB函数帮助文件。在掌握这些函数的基础上完成以下试验。
上机实验内容：
(1)一信号是三个正弦信号的和，正弦信号的频率分别为
50、
500、1000Hz，该信号以8kHz采样。用适当数量的样本画出
该信号。
(2)一信号是三个正弦信号的和，正弦信号的频率分别为
50、
500、1000Hz，该信号以800Hz采样。用适当数量的样本画
出该信号，并讨论信号的混叠情况。
(3)令，其中f/fs=1/16，即每个周期内有16个点。试利用MATLAB 编程实现：
○1作M=4倍的抽取，使每个周期变成4点。
○2作L=3倍的插值，使每个周期变成48点。
输入信号x(n)由标准化频率分别为f1=0.04、f2=0.3的标准正弦波叠加形成；其中总采样点数N等于50；通过内插技术使频谱密度提升至原始数据的五倍；同时采用抽样间隔缩小至原来的三分之一
给出按有理因子5/3做采样率变换的输入输出波形。
（5） typical的 audio files usually have a sampling rate of 44.1 kHz. It is recommended to search for a WAV file with this sampling rate and use MATLAB programming to convert it.
换为采样率为
48、
32、22.
05、16和8khz的音频文件，用
播放器分别进行播放，比较音质的变化，并解释原因。
请获取一个符合以下要求的数字音频文件：一是 wav 格式；二是 采样率设定为 11.025 kHz；三是 需要将该音频进行重采样处理使其达到 44.1 kHz 的新 采样率，并生成相应的数字音频文件
件，采用两种方法：○1直接插零；○2插零后滤波(可直接利
用MATLAB相关函数)，用播放器分别进行播放，比较音质
的变化，并解释原因。
三、思考题
请阐述对于周期信号，在进行采样时应采取何种方法，才能确保其周期延拓后的形式与原信号完全一致？
(2)如何确定模拟抗混叠滤波器的具体参数设置？在欠采样条件下是否有必要进行抗混叠滤波器的设计？
(3)抽取是否会造成信号频谱成分的缺失。为什么还要这样做。
四、实验报告及要求
(1)简述实验目的及原理。。