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基于matlab的简单音乐合成仿真设计大学论文.doc
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2023-07-02
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基于matlab的简单音乐合成仿真设计大学论文.doc
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本 科 生 毕 业 论 文 ( 设 计 )
基于 MATLAB 的简单音乐合成仿真设计
学士学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文(设计)是本人在指导老师的指导下独立进
行研究,所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文
(设计)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研
究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到
本申明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名(手写): 签字日期: 年 月 日
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校
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学位论文作者签名(手写): 指导老师签名(手写):
签字日期: 年 月 日 签字日期: 年
江西科技学院本科生毕业论文(设计)
摘要
科学技术的发展使得社会生活越来越趋于信息化和数字化,在此基础上语音
信号也可以基于数字信号处理技术和语音学相关知识进行信息化处理,此类技术
因应用性广便捷性高受到社会的广泛关注,已成为信息科学工程与研究领域的核
心技术,被越来越多的高科技产业广泛使用。计算机合成音乐也在其基础上得以
迅速普及,而且理论上可以创造出任何一种声音。
MATLAB 是一种用于数据分析和处理的计算机应用软件,它可以将语音文
件进行信息化处理转化为离散的数据文件,再通过内置强大的矩阵运算能力如数
字滤波、时域和频域分析、傅里叶变换、时域和频域分析、声音合成以及各种图
形的呈现等处理数据。利用 MATLAB 自带的功能函数可以快捷而又方便地完成
语音信号的处理和分析以及信号的可视化,使人机交互更加便捷。音乐可视为不
同频率与振幅的正弦波叠加并加以不同包络所形成的信号,它的这个特点使得
MATLAB 的处理有了可能,通过处理不同的音频 MATLAB 可以进行简单的音
乐合成。
本文主要是基于 MATLAB 环境下的音乐合成研究,首先基于相关的处理函
数合成简单的音乐,并且对音乐进行降噪、升降度和加谐波等处理;然后基于傅
里叶变换分析处理后的音乐频谱;最后根据傅里叶级数的原理来再次合成音乐。
关键词:音乐合成;MATLAB;傅里叶分析
江西科技学院本科生毕业论文(设计)
I
Abstract
In the current society, information technology and digitization become more and
more high. As a new technology to process speech signals based on digital signal
processing technology and phonetic knowledge, voice signal processing technology is
widely used in more and more high-tech industries. Technology has become one of
the core technologies in the field of information science engineering and research.
Computer synthesis of music to the rapid spread, in theory, you can create any kind of
sound.
MATLAB is a computer application for data analysis and processing that
transforms sound files into discrete data files and then processes their data with
powerful matrix operations such as digital filtering, Fourier transform, time domain
and Frequency domain analysis, sound synthesis and a variety of graphics rendering.
Using MATLAB's own function function can quickly and easily complete the voice
signal processing and analysis and signal visualization, human-computer interaction
more convenient. As the music signal can be seen as a series of different frequency
and amplitude of the sine wave superposition and the formation of different envelopes,
so you can use this feature based on MATLAB software analysis and processing of
different audio signals for simple music synthesis.
This paper is mainly based on the study of music composition under MATLAB
environment, using the relevant audio processing functions for simple music synthesis,
the music noise reduction, plus harmonic and lifting processing; Fourier transform
with the corresponding treatment of the Music spectrum; Finally, re-synthesis the
music according to the principle of Fourier series.
Key Word:Music synthesis; MATLAB; Fourier analysis
江西科技学院本科生毕业论文(设计)
II
目 录
第 1 章 绪 论 .........................................................................................1
1.1 选题意义及背景...........................................................................................1
1.2 国内外研究现状...........................................................................................1
1.3 本文主要研究内容.......................................................................................2
1.4 MATLAB 音乐合成的原理................................................................................3
1.4.1 所涉及的乐理知识简述.........................................................................3
1.4.2 音调与唱名.............................................................................................3
1.4.3 音色与谐波.............................................................................................3
1.4.4 十二平均律.............................................................................................4
1.4.5 傅里叶变换与频谱分析.........................................................................4
1.5 MATLAB 的发展史..........................................................................................4
第 2 章 音乐合成的相关算法 ................................................................6
2.1 基于统计声学模型的合成算法...................................................................6
2.2 基于离散变换的合成算法...........................................................................7
2.3 本文算法........................................................................................................7
第 3 章 基于 MATLAB 的简单音乐合成设计 ....................................9
3.1 MATLAB 简介..................................................................................................9
3.1.1MATLAB 的运行..................................................................................11
3.1.2 变量、语句、矩阵与函数...................................................................12
3.1.3 绘制三维图形......................................................................................12
3.3 核心算法实现...........................................................................................13
3.4 算法设计.....................................................................................................14
3.4.1 调用相关的 MATLAB 函数.............................................................14
3.4.2 音乐初步处理....................................................................................14
3.4.3 音乐合成............................................................................................15
第 4 章 基于 MATLAB 的简单音乐合成仿真 ....................................17
4.1 合成音乐.....................................................................................................17
4.1.1 初始音乐合成....................................................................................17
4.1.2 消除噪音............................................................................................17
4.1.3 重新生成音乐....................................................................................19
4.2 原始声测试和傅里叶分析.........................................................................20
4.2.1 原始声测试........................................................................................20
4.2.2 傅里叶分析........................................................................................23
4.2.3 重新合成新音乐................................................................................25
第 5 章 总结与展望..............................................................................26
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