МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА 41 |
ОЦЕНКА
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
доц., канд. техн. наук, доц. |
|
|
|
О. О. Жаринов |
должность, уч. степень, звание |
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
|
ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АУДИОСИГНАЛОВ СРЕДСТВАМИ MATLAB |
по дисциплине: Мультимедиа технологии |
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ
СТУДЕНТ гр. № |
Z9411 |
|
|
|
Р. С. Кафка |
|
номер группы |
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
Студенческий билет № |
2019/3603 |
|
|
|
|
Шифр ИНДО |
|
Санкт-Петербург 2024
Цель работы: получить представление о принципах формирования аудиосигналов и приобрести навыки работы со звуковыми файлами с использованием MATLAB.
Краткие теоретические сведения о задачах обработки мультимедиа аудиоконтента
Аудиоконтент является ключевой составляющей мультимедиа, представляющей собой оцифрованный звук, сохраненный в файлах в одном из стандартных форматов кодирования. Средства программного обеспечения, такие как MATLAB, обеспечивают возможности для считывания и записи аудиоданных в популярных форматах, таких как WAV и MP3. Основные операции над аудиоданными включают чтение из файла, модификацию аудиосигналов, такие как изменение громкости, и запись обработанных аудиосигналов обратно в файл. Преобразование данных из целочисленного формата в формат с плавающей запятой и обратно позволяет улучшить точность обработки. Важной частью работы с аудиоконтентом является возможность создания модельных аудиофайлов с заданными свойствами, что облегчает тестирование различных процедур обработки звука. Методы моделирования могут включать генерацию звуковых сигналов с различными частотами и амплитудами, а также изменение этих параметров во времени для имитации реальных аудиосценариев.
Индивидуальный вариант
Вариант №8: Синусоидальный сигнал, громкость которого линейно увеличивается от нуля в начале записи до максимума в конце записи в левом канале и одновременно уменьшается от максимума до нуля в правом канале. Частота сигнала не изменяется на всем протяжении записи.
Ход работы
Текст программы формирования модельного аудиофайла с описанием примененных программных решений.
Для формирования модельного аудиофайла, согласно варианту, был написан код, представленный в листинге 1.
Листинг 1 – Формирования модельного аудиофайла
% Параметры аудиосигнала fd = 44100; % Частота дискретизации, Гц duration = 5; % Длительность сигнала, секунды f_signal = 1000; % Частота синусоидального сигнала, Гц
% Генерация временного массива t = linspace(0, duration, fd * duration);
% Формирование синусоидального сигнала signal = sin(2 * pi * f_signal * t);
% Формирование линейно изменяющихся амплитуд для каналов amplitude_left = linspace(0, 1, length(t)); amplitude_right = linspace(1, 0, length(t));
% Создание стерео сигнала stereo_signal = zeros(length(t), 2); stereo_signal(:, 1) = signal .* amplitude_left; % Левый канал stereo_signal(:, 2) = signal .* amplitude_right; % Правый канал
% Запись аудиофайла audiowrite('model_audio_signal.wav', stereo_signal, fd); |
Были применены следующие программные решения:
Определение параметров аудиосигнала:
Частота дискретизации (fd) установлена в 44100 Гц, что является стандартной частотой для CD качества и обеспечивает высокое качество звука.
Длительность сигнала (duration) задана равной 5 секундам, что позволяет создать достаточно длительный аудиофрагмент для демонстрации изменения амплитуды.
Частота синусоидального сигнала (f_signal) установлена в 1000 Гц, представляя среднечастотный звук.
Генерация временного массива:
Временной массив t создается с помощью функции linspace, которая равномерно распределяет временные точки от 0 до заданной длительности сигнала, что соответствует общему количеству отсчетов, определенному произведением частоты дискретизации и длительности сигнала.
Формирование синусоидального сигнала:
Синусоидальный сигнал генерируется как функция от времени с использованием заданной частоты сигнала, что обеспечивает его периодическое изменение с течением времени.
Модификация амплитуд для создания стереоэффекта:
Для левого канала амплитуда сигнала линейно увеличивается от нуля до максимума, что достигается умножением синусоидального сигнала на массив, значения которого линейно увеличиваются.
Для правого канала амплитуда сигнала линейно уменьшается от максимума до нуля, что достигается аналогичным образом умножением синусоидального сигнала на массив, значения которого линейно уменьшаются.
Формирование и запись стерео аудиофайла:
Стерео сигнал создается объединением модифицированных синусоидальных сигналов для левого и правого каналов в двухканальный массив.
Используя функцию audiowrite, сформированный стерео сигнал записывается в аудиофайл формата WAV, что позволяет сохранить результат в виде стандартного аудиофайла, совместимого с большинством аудиопроигрывателей.
После выполнения программы в рабочей директории появится файл model_audio_signal.wav, который содержит сгенерированный аудиосигнал согласно заданным параметрам. Результат представлен на рисунке 1.
Рисунок
1 – Созданный файл