使用Octave音頻處理(二):基本數學信號處理

信號疊加html

兩個信號 S1(t)和 S2(t)相加造成一個新的信號 R(t),這個信號在任何瞬間的值等於構成它的兩個信號在那個時刻的值之和。就像下面這樣:linux

R(t) = S1(t) + S2(t)

咱們將用 Octave 從新產生兩個信號的和並經過圖表看達到的效果。首先,咱們生成兩個不一樣頻率的信號,看一看它們的疊加信號是什麼樣的。函數

第一步:產生兩個不一樣頻率的信號(oog 文件)scala

>> sig1='cos440.ogg';                  %creating the audio file @440 Hz 
>> sig2='cos880.ogg';                  %creating the audio file @880 Hz 
>> fs=44100;                           %generating the parameters values (Period, sampling frequency and angular frequency) 
>> t=0:1/fs:0.02; 
>> w1=2*pi*440*t; 
>> w2=2*pi*880*t; 
>> audiowrite(sig1,cos(w1),fs);        %writing the function cos(w) on the files created 
>> audiowrite(sig2,cos(w2),fs);

而後咱們繪製出兩個信號的圖像。設計

信號 1 的圖像(440 赫茲)調試

>> [y1, fs] = audioread(sig1); 
>> plot(y1)

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信號 2 的圖像(880 赫茲)orm

>> [y2, fs] = audioread(sig2); 
>> plot(y2)

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第二步:把兩個信號疊加htm

如今咱們展現一下前面步驟中產生的兩個信號的和。教程

>> sumres=y1+y2; 
>> plot(sumres)

疊加信號的圖像和信號的圖像Octaver 中的效果get

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在 Octaver 中,這個效果產生的聲音是獨特的,由於它能夠仿真音樂家彈奏的低八度或者高八度音符(取決於內部程序設計),仿真音符和原始音符成對,也就是兩個音符發出相同的聲音。

第三步:把兩個真實的信號相加(好比兩首音樂歌曲)

爲了實現這個目的,咱們使用格列高利聖詠(Gregorian Chants)中的兩首歌曲(聲音採樣)。

聖母頌曲(Avemaria Track)

首先,咱們看一下聖母頌曲並繪出它的圖像:

>> [y1,fs]=audioread('avemaria_.ogg'); 
>> plot(y1)

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聖母歌曲

讚美詩曲(Hymnus Track)

如今咱們看一下讚美詩曲並繪出它的圖像。

>> [y2,fs]=audioread('hymnus.ogg'); 
>> plot(y2)

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讚美詩曲

聖母頌曲 + 讚美詩曲

>> y='avehymnus.ogg'; 
>> audiowrite(y, y1+y2, fs); 
>> [y, fs]=audioread('avehymnus.ogg'); 
>> plot(y)

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聖母歌曲 + 讚美詩曲

結果,從音頻的角度來看,兩個聲音信號混合在了一塊兒。

兩個信號的乘積

對於求兩個信號的乘積,咱們能夠使用相似求和的方法。咱們使用以前生成的相同文件。

R(t) = S1(t) * S2(t)  
>> sig1='cos440.ogg';                  %creating the audio file @440 Hz 
>> sig2='cos880.ogg';                  %creating the audio file @880 Hz 
>> product='prod.ogg';                 %creating the audio file for product 
>> fs=44100;                           %generating the parameters values (Period, sampling frequency and angular frequency) 
>> t=0:1/fs:0.02; 
>> w1=2*pi*440*t; 
>> w2=2*pi*880*t; 
>> audiowrite(sig1, cos(w1), fs);      %writing the function cos(w) on the files created 
>> audiowrite(sig2, cos(w2), fs);>> [y1,fs]=audioread(sig1);>> [y2,fs]=audioread(sig2); 
>> audiowrite(product, y1.*y2, fs);    %performing the product 
>> [yprod,fs]=audioread(product); 
>> plot(yprod);                        %plotting the product

注意:咱們必須使用操做符 ‘.*’,由於在參數文件中,這個乘積是值與值相乘。更多信息,請參考 Octave 矩陣操做產品手冊。

乘積生成信號的圖像

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兩個基本頻率相差很大的信號相乘後的圖表效果(調製原理)

第一步:

生成兩個頻率爲 220 赫茲的聲音信號。

>> fs=44100; 
>> t=0:1/fs:0.03; 
>> w=2*pi*220*t; 
>> y1=cos(w); 
>> plot(y1);

載波

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第二步:

生成一個 22000 赫茲的高頻調製信號。

>> y2=cos(100*w); 
>> plot(y2);

調試中

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第三步:

把兩個信號相乘並繪出圖像

>> plot(y1.*y2);

調製後的信號

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一個信號和一個標量相乘

一個函數和一個標量相乘的效果等於更改它的值域,在某些狀況下,更改的是相標誌。給定一個標量 K ,一個函數 F(t) 和這個標量相乘定義爲:

R(t) = K*F(t) 
>> [y,fs]=audioread('cos440.ogg');        %creating the work files 
>> res1='coslow.ogg';                 
>> res2='coshigh.ogg';>> res3='cosinverted.ogg'; 
>> K1=0.2;                                %values of the scalars 
>> K2=0.5;>> K3=-1; 
>> audiowrite(res1, K1*y, fs);            %product function-scalar 
>> audiowrite(res2, K2*y, fs); 
>> audiowrite(res3, K3*y, fs);

原始信號的圖像

>> plot(y)

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信號振幅減爲原始信號振幅的 0.2 倍後的圖像

>> plot(res1)

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低餘弦

信號振幅減爲原始振幅的 0.5 倍後的圖像

>> plot(res2)

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高餘弦

倒相後的信號圖像

>> plot(res3)

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倒相餘弦

結論

基本數學運算好比代數和、乘,以及函數與常量相乘是更多高級運算好比譜分析、振幅調製,角調製等的支柱和基礎。在下一個教程中,咱們來看一看如何進行這樣的運算以及它們對聲音文件產生的效果。

原文來自:http://os.51cto.com/art/201610/520292.htm

本文地址:http://www.linuxprobe.com/how-octave-audio01.html

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