Z9411_Чурилов_ММ_ЛР2

доц., канд. техн. наук, доц.

О. О. Жаринов

должность, уч. степень, звание

подпись, дата

инициалы, фамилия

ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

Основы обработки аудиосигналов средствами MATLAB. Метод фильтрации в спектральном пространстве

по курсу: Мультимедиа технологии

СТУДЕНТ ГР. №

Z9411

А. С. Чурилов

подпись, дата

инициалы, фамилия

clc, clear, close all % Очистка памяти

[input_signal,Fd] = audioread('lr2_sound.mp3'); % Звуковой файл

N = length(input_signal); % Получить длину данных аудиофайла

t = 1:1:N;

plot(t./Fd,input_signal) % строим график исходного сигнала

xlabel('Time'), ylabel('Audio Signal')

% Вычисляем спектр сигнала по отдельности в каждом канале:

Spectr_input(:,1)=fft(input_signal(:,1));

Spectr_input(:,2)=fft(input_signal(:,2));

% Преобразовать в дБ:

S_dB_input=20*log10(abs(Spectr_input(:,1)));

f=0:(Fd/N):Fd/2; % Перевести абсциссу графика в Гц

% Строим график амплитудного спектра входного сигнала

S_dB_input=S_dB_input(1:length(f));

% Зададим пределы для вывода по вертикали:

MaxS = 20*ceil(max(S_dB_input)/20);

MinS = MaxS - 120;

figure(2),

semilogx(f, S_dB_input); grid; axis([1 Fd/2 MinS MaxS])

xlabel('Частота (Гц)');

ylabel('Уровень (дБ)');

title('Амплитудный спектр исходного аудиосигнала');

legend('Audio');

% Создаем пустой массив для последующей записи вых. сигнала:

output_signal_1 = zeros(N,2);

% создаем пустой массив для спектра вых. сигнала

% небольшая константа добавляется, чтобы избежать lg(0)

eps = MaxS*(1.0e-9);

Spectr_output = zeros(size(Spectr_input))+ eps;

% задаем граничные частоты полосы пропускания фильтра, в Герцах

lower_frequency = 45;

upper_frequency = 450; % Увеличим значение верхней границы для наглядности

% переводим Герцы в целочисленные индексы массива: см. ф-лу (1)

n_lower_frequency = round(N.*lower_frequency/Fd);

n_upper_frequency = round(N.*upper_frequency/Fd);

% ********************************************************

Spectr_output_LOW = zeros(size(Spectr_input))+0.00001;

Spectr_output_HIGH = zeros(size(Spectr_input))+0.00001;

for n =2:n_lower_frequency

Spectr_output_LOW(n,:)=Spectr_input(n,:);

Spectr_output_LOW(N+2-n,:)=Spectr_input(N+2-n,:);

end

for n =2:n_upper_frequency

Spectr_output_HIGH(n,:)=Spectr_input(n,:);

Spectr_output_HIGH(N+2-n,:)=Spectr_input(N+2-n,:);

end

Spectr_output_LOW(1,:)=Spectr_input(1,:);

Spectr_output_HIGH(1,:)=Spectr_input(1,:);

Spectr_output_HIGH = Spectr_input - Spectr_output_HIGH;

Spectr_output = Spectr_output_LOW + Spectr_output_HIGH;

Spectr_output = Spectr_output_HIGH - Spectr_output_LOW;

Spectr_output = (1/100)*Spectr_input + Spectr_output ;

% ******************************************************

% обратное БПФ от модифицированного спектра:

% раздельно для каждого канала

output_signal_1(:,1) =ifft(Spectr_output(:,1));

output_signal_1(:,2) =ifft(Spectr_output(:,2));

% полезно вычислить спектр выходного сигнала

% и построить его график:

Spectr_output_real(:,1)=fft(output_signal_1(:,1));

S_dB_output_real=20*log10(abs(Spectr_output_real(:,1))); %в дБ

f=0:(Fd/N):Fd/2; %Перевести Абсциссу в Гц

S_dB_output_real = S_dB_output_real(1:length(f));

figure(3), semilogx(f, S_dB_output_real);

grid; axis([1 Fd/2 MinS MaxS])

xlabel('Частота (Гц)'); ylabel('Уровень (дБ)');

title('Амплитудный спектр выходного аудиосигнала');

legend('Audio');

% Строим график изменённого сигнала

figure(5)

plot(t./Fd,output_signal_1)

xlabel('Time'), ylabel('Audio Signal')

% Выводим графики исходного и изменённого звука от начала до конца

start=1; stop=N;

figure(4)

subplot(2,1,1); plot(input_signal(start:stop));

subplot(2,1,2); plot(output_signal_1(start:stop));

% Создаём новый аудиофайл:

audiowrite('lr2_output.wav', output_signal_1, Fd)