基于MATLAB的音乐分析和合成 本课程设计旨在使用MATLAB软件对音乐信号进行分析和合成，以加深学生对信号分析和音乐合成的理解。通过本实验，学生可以学习并掌握MATLAB软件对音乐信号的分析和处理，获得音乐信号数据，并使用MATLAB对音乐信号进行合成和优化处理。 设计目的： 1. 熟悉MATLAB在语音信号处理中的应用 2. 学习并掌握MATLAB软件对音乐信号的分析与处理 3. 获得音乐信号数据，根据数据用MATLAB合成该段音乐 4. 掌握用MATLAB对音乐信号优化处理的方法 设计原理： 2.1　基波频率 每个指定音调的唱名都对应固定的基波信号频率。所谓唱名是指平日读乐谱唱出的1 (do) 、2 (re) 、3 (mi) ⋯⋯，每个唱名并未固定基波频率。当指定乐曲的音调时才知道此时唱名对应的频率值。如C调“1”的基波频率为261.63 Hz, F调“1”的基波频率为349.23 Hz, F调“5”的基波频率为523.25 Hz。 2.2 谐波频谱 在音乐领域中称谐波为“泛音”，由谐波产生的作用称为音色变化。当指定音调之后，仅指定了乐音信号的基波频率，谐波情况并未说明。各种乐器，如钢琴或单簧管，都可以发出某一音调下的唱名，而人的听觉会明显感觉两者不同，这是由于谐波成分有所区别，频谱结构各异。 2.3 包络波形 不同的乐器，包络形状也不相同。在音乐合成实验中，为简化编程描述，通常把复杂的包络函数用少量直线近似。于是，乐音波形的包络呈拆线。有时为了保证在某一频率范围内的音量不变，可以使用包络函数对乐音信号进行调整。 2.4 傅里叶变换 傅里叶变换是信号处理中一种常用的频域分析方法。它可以将时域信号转换为频域信号，对信号的频谱特性进行分析。通过傅里叶变换，可以获得音乐信号的频谱图，了解音乐信号的频率组成。 设计任务： 1. 任务准备 学习基本的乐理知识，了解乐音的基本特征，为信号分析做准备。 2. 音乐信号的分析·处理 获取音乐信号，利用MATLAB求得这段音乐每个音节的最大幅度、基波频率、乐音时长等数据。绘制真实音乐的时域和频域波形。 3. 音乐信号的合成与优化 根据信号分析得到的基本数据用MATLAB合成音乐，通过除噪音，加包络，对合成的音乐进行优化，绘制合成音乐的时域和频域波形。 4. 分别播放真实音乐、合成音乐，比较效果 本实验可以帮助学生增进对傅里叶级数和傅里叶变换的理解，提高在信号分析领域的应用能力。同时，本实验也可以帮助学生掌握MATLAB软件对音乐信号的分析和处理，提高学生的编程能力和解决问题的能力。