2.1 Matlab 简述
MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中
在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创
建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理
与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 的基本数据单位是
矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题
要比用 C,FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多,并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等
软件的优点,使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C,
FORTRAN,C++,JAVA 的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到
MATLAB 函数库中方便自己以后调用,此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程
序,用户直接进行下载就可以用。
MATLAB 主要可实现功能:
本次试验采用的 MATLAB 版本为 2014a 版
2.2 采样位数和采样频率
采样位数即采样值或取样值,用来衡量声音波动变化的参数,是指声卡在采集和播
放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。采样频率是指录音设备在一秒钟内对
声音信号的采样次数,采样频率越高声音的还原就越真实越自然。
采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标,也是选择音频接口的
两个重要标准。无论采样频率如何,理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度
范围。每增加一个采样位数相当于力度范围增加了 6dB。采样位数越多则捕捉到的信号
越精确。对于采样率来说你可以想象它类似于一个照相机,44.1kHz 意味着音频流进入
计算机时计算机每秒会对其拍照达 441000 次。显然采样率越高,计算机摄取的图片越
多,对于原始音频的还原也越加精确。
2.3 音频信号采集依据:采样定理
对音频信号的采集时必须依据采样定理进行。如此方可避免在采集过程中造成的原
信号丢失。
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率 fs.max 大于信号中最高频率 fmax
的 2 倍时(fs.max>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般
实际应用中保证采样频率为信号最高频率的 5~10 倍;采样定理又称奈奎斯特定理。
频带为 F 的连续信号 f(t)可用一系列离散的采样值 f(t1),f(t1±Δt),f(t1±2Δ
t),...来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt≤1/(2F),便可根据各采样值完全恢复
原来的信号 f(t)。 这是时域采样定理的一种表述方式。