手风琴音色时域分析：多段信号特征提取与比较

本次课程设计的主题是关于手风琴音色的时域分析，针对通信工程专业18通信二班的张力心同学进行。设计的起止日期为2021年6月21日至26日，具体任务围绕以下几个核心部分展开： 1. 任务背景： 学生需要收集至少三段同一种乐器的手风琴不同曲调的音频，这可能涉及到实际的现场录音或者使用已有的音乐样本。选取多段曲目有助于观察音色在不同音乐情境下的变化。 2. 初步处理： 对采集到的信号进行预处理，包括信号截断（裁剪掉无用部分），分帧（将连续信号划分为短时间窗口），以及加窗（使用合适的窗函数，如汉明窗或矩形窗，以减少频谱泄漏和边缘效应）。 3. 时域特征提取： 设计任务要求从处理后的信号中提取五个关键的时域特征：过零率（测量信号中零点的变化频率）、短时能量（反映信号能量在短时间内分布的情况）、均方根包络（描述信号幅度随时间变化的统计特性）、分段分析（识别起奏、衰减、持续和消逝阶段）以及波峰因子和对数上升时间（量化信号强度变化的速度）。这些特征对于理解乐器演奏的动态变化至关重要。 4. 数据分析： 通过定性和定量的方式对比分析这些特征，学生需要解释不同曲调之间的异同，例如，过零率可能会揭示不同旋律的节奏特点，短时能量可以反映音量的起伏，而起奏和衰减阶段的变化则反映乐句的开始和结束。这样的分析有助于深入理解手风琴音色的形成机制。 5. 总结与报告： 最终，设计者需要撰写一份详细的报告，阐述实验过程、数据处理方法、结果分析以及结论。报告应清晰地展示如何利用数字信号处理技术来揭示手风琴音色的时域特性，并可能包含可视化图表以增强可读性。 整个设计任务要求学生具备扎实的数字信号处理理论知识，熟练运用相关的软件工具（如MATLAB、Python等），并能有效地将理论应用到实际问题中，通过实际操作深化对信号处理原理的理解。