Z9411_Чурилов_ММ_ЛР1

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА № 41

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ

доц., канд. техн. наук, доц.				О. О. Жаринов
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Основы моделирования аудиосигналов средствами MATLAB

по курсу: Мультимедиа технологии

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №	Z9411				А. С. Чурилов
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург

2024

Цель работы

Получить представление о принципах формирования аудиосигналов и приобрести навыки работы со звуковыми файлами с использованием MATLAB.

Вариант задания:

Вариант №4.

3 синусоидальных импульса, длительностью 0.5 сек каждый, с одинаковой частотой и с нулевыми паузами между ними, равными по длительности 0.5 сек, синхронно в обоих каналах.

Ход работы:

Напишем, отладим и запустим на выполнение MATLAB-программу, осуществляющую формирование модельного аудиофайла с заданными по варианту свойствами. Код программы приведён в листинге 1.

Листинг 1 – Формирования модельного аудиофайла

Fd = 44100; % Стандартная частота дискретизации, Гц Td = 1./Fd; % Период дискретизации (обратен частоте) Ts = 3; % Длительность формируемого сигнала, сек N = Fd*Ts; % Количество дискретных отсчетов f = 500; % Частота, Гц A = 30; % Амплитуды компонентов, % A = (A/100) * 32768; y=zeros(N,2); for n=1:N nt = 2*pi*n*Td; if (n<N/3) y(n,1) = A*sin(f*nt); end if ((n>=N/6) && (n<N/3)) y(n,1) = 0; end if (n>=N/3) y(n,1) = A*sin(f*nt); end if ((n>=3*N/6) && (n<2*N/3)) y(n,1) = 0; end if (n>=2*N/3) y(n,1) = A*sin(f*nt); end if (n>=5*N/6) y(n,1) = 0; end y(n,2) = y(n,1); % Второй "стерео" канал звука end output_signal = int16(y); % Разрядность данных sound(y,Fd); % Проигрывает смоделированный cигнал audiowrite('C:\Users\sanyc\OneDrive\Документы\MATLAB\audio.wav', output_signal, Fd);

Напишем, отладим и запустим на выполнение MATLAB-программу, осуществляющую считывание данных сформированного ранее модельного аудиофайла и визуализацию звуковой волны и амплитудного спектра. Код программы приведён в листинге 2.

Листинг 2 – Считывание и визуализация данных

clc, clear, close all % Очистка памяти [input_signal,Fd] = audioread('audio.wav'); % Считывает звуковой файл N = length(input_signal); % Длина данных аудиофайла t = 1:1:N; % Строим график сигнала целиком для одного канала plot(t./Fd,input_signal(:,1)) xlabel('Time'), ylabel('Audio Signal') % строим график фрагмента сигнала 0.2с в окрестности второй секунды дорожки time_center= 2*Fd; start = time_center - 0.1*Fd; stop = time_center + 0.1*Fd; figure(2) subplot(2,1,1); plot(input_signal((start:stop),1)); subplot(2,1,2); plot(input_signal((start:stop),2)); %вычисляем спектр сигналав обоих каналах: Spectr_input(:,1)=fft(input_signal(:,1)); %левый канал Spectr_input(:,2)=fft(input_signal(:,2)); %правый канал eps= 0.000001; % Малая константа, чтобы избежать lg(0) y=20*log10(abs(Spectr_input(:,1))+eps); % Преобразовать в дБ f=[0:(Fd/N):Fd/2]; % Перевести абсциссу графика Гц % Строим график амплитудного спектра входного сигнала в левом канале y=y(1:length(f)); figure(3), semilogx(f,y); grid; axis([1 Fd/2 -100 100]) xlabel('Частота (Гц)'); ylabel('Уровень (дБ)'); title('Амплитудный спектр исходного аудио сигнала');

Визуализация сигнала показана на рисунке 1. Визуализация амплитудного спектра приведена на рисунке 2. График фрагмента сигнала в обоих каналах показан на рисунке 3.

Рисунок 1. Визуализация сигнала

Рисунок 2. Визуализация амплитудного спектра

Рисунок 3. График фрагмента сигнала в обоих каналах

ВЫВОД

В ходе выполнения данной лабораторной работы я ознакомился с основными принципами работы с аудиоконтентом в MATLAB, включая создание, обработку и анализ аудиосигналов.

В данной работе был создал модельный аудиофайл, состоящий из 3 синусоидальных импульсов, длительностью 0.5 сек каждый, с одинаковой частотой и с нулевыми паузами между ними, равными по длительности 0.5 сек, синхронно в обоих каналах.

Также было осуществлено считывание данных из сформированного аудиофайла и его анализ, включающий в себя визуализацию волновой формы и амплитудного спектра сигнала.

В процессе работы над лабораторной я использовал такие инструменты MATLAB, как функции audioread, audiowrite, fft, а также функции для графического отображения результатов plot. Это позволило мне получить знания по обработке и анализу аудиосигналов, а также получить основы программирования на языке MATLAB.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

• Разработка программы для анализа звуковых файлов пакете MATLAB. // URL: https://gigabaza.ru/doc/106583.html

• Дьяконов В. MATLAB 8.0 (R2012b): создание, обработка и фильтрация сигналов, Signal Processing Toolbox. // Компоненты и технологии, 2013. №11, с. 151-161.

• Генерация сигналов в пакете Signal Processing. // URL: https://megapredmet.ru/1-71591.html