操作过程点击此处观看
上段时间补习了一下傅里叶变化的知识，突发奇想可以根据此做一款声音转换器，使用工科神器Matlab进行完成，并且开发了可操作界面如下图所示：
功能实现与描述
软件中可以实现声音的录制、回放、文件的保存与打开功能，两个旋钮括约肌与肛缩可以调整声音的频率与播放速度。
声音录制
matlab封装了声音的开始录制与结束录制功能函数，该软件使用appdesigner进行开发，声音录制与暂停按键的callback函数如下：
global FlagStartOrEnd; %控制开始或结束录制标志位global recObj; %录音对象global TextState; %状态信息提示global TagSoundData; %目标音源数据global TagSoundFs; %目标音源频率global MinAbsValue; %最小绝对值 傅里叶变化数值if FlagStartOrEnd% 切换开始录音图片 %开始录音app.ButtonStartRecording.Icon = 'Start.png';% 重置标志位FlagStartOrEnd = false;% 结束录音stop(recObj);% 获取录音数据audioData = getaudiodata(recObj);% 参数传递TagSoundData = audioData;TagSoundFs = 22050;% 图像展示[ResFreq, ResMag, ResPhase] = FFTAnslysis(app, TagSoundData, TagSoundFs, MinAbsValue, '录制声音', 100);% 状态信息提示TextState = {'录音结束了哦(^_^)'};app.TextAreaState.Value = TextState;% 另存为录音文件[FileName, FilePath] = uiputfile('*.wav');% 状态信息提示TextState = {['文件<', FileName, '>保存完成了呐'], TextState{:}};app.TextAreaState.Value = TextState;%将音频文件写入到wavaudiowrite(FileName, audioData, 22050);else% 切换结束录音图片 %结束录音app.ButtonStartRecording.Icon = 'End.png';% 重置标志位FlagStartOrEnd = true;% 打开录音设备record(recObj);% 状态信息提示TextState = {'小哥哥开始录音啦...', TextState{:}};app.TextAreaState.Value = TextState;end
需要说明的是，全局变量的定义需要在appdesigner中的startup函数中，代码如下：
global FlagStartOrEnd; %控制开始或结束录制标志位global recObj; %录音对象global TextState; %状态信息提示global TagSoundData; %目标音源数据global TagSoundFs; %目标音源频率global MinAbsValue; %最小绝对值 傅里叶变化数值FlagStartOrEnd = false;recObj = audiorecorder(22050, 16, 1); %第一个参数为声音的采集频率TextState = {};TagSoundData = [];TagSoundFs = [];MinAbsValue = 1e-16;
声音回放
声音的回放直接调用sound函数，为实现夹子声音的转换，shiftPitch函数可以调整声音频率，函数中可以接收旋钮括约肌的数值，声音的播放速度可以通过调整sound函数第二个参数来实现。代码如下：
global TagSoundData; %目标音源数据global TagSoundFs; %目标音源频率global MinAbsValue; %最小绝对值 傅里叶变化数值% 夹子音转换TagSoundDataTemp = shiftPitch(TagSoundData, app.KnobShiftFs.Value, 1, TagSoundFs, 0);% 计算时间比率if app.KnobShiftTime.Value >= 0TimeRate = 0.4*app.KnobShiftTime.Value + 1;elseTimeRate = 0.08*app.KnobShiftTime.Value + 1;end% 听取声音sound(TagSoundDataTemp, TagSoundFs*TimeRate);% 图像展示[ResFreq, ResMag, ResPhase] = FFTAnslysis(app, TagSoundData, TagSoundFs, MinAbsValue, '声音展示', 100);文件保存
声音文件的保存可以直接使用audiowrite函数实现，代码如下：
global TagSoundData; %目标音源数据global TagSoundFs; %目标音源频率global TextState; %状态信息提示% 将音频文件写入到wav文件FileName = ['Sound.wav'];audiowrite(FileName, TagSoundData, TagSoundFs);% 加入提示信息TextState = {['音频文件<', FileName, '>已保存了哦'], TextState{:}};app.TextAreaState.Value = TextState;
文件打开
文件打开可以使用audioread实现
global TagSoundData; %目标音源数据global TagSoundFs; %目标音源频率global TextState; %状态信息提示% 获取音源文件[FileName, FilePath] = uigetfile('*wav', '小哥哥打开音频文件哦');% 加入提示信息TextState = {['音频文件<', FileName, '>已打开了哦'], TextState{:}};app.TextAreaState.Value = TextState;% 打开音源数据[TagSoundData, TagSoundFs] = audioread([FilePath, '\', FileName]);
图像展示
图像中可以展示声音的时域与频域曲线，对采集的声音做傅里叶变化可以将时域信息转换为频域信息，实现代码如下：
function [ResFreq, ResMag, ResPhase] = FFTAnslysis(app, TagData, TagFs, MinAbsValue, Name, NumOrder)%% 参数含义%输入:%TagData:目标函数%TagFs:采集数据频率%MinAbsValue:幅值最小限度%Name:图窗名称别%NumOrder:选取阶数%ResFreg:结果频率%ResMag:结果幅值%ResPhase:结果相位%% 数据长度Length=length(TagData);%% 计算幅值谱与相位谱%双边频谱FFTTagData =fft(TagData/Length);%单边频谱FFTTagData=FFTTagData(1:Length/2+1);%幅值谱MagTagData = abs(FFTTagData);MagTagData(2:end-1) = 2*MagTagData(2:end-1);%相位谱PhaseTagData = [];for i = 1:length(FFTTagData)if abs(FFTTagData(i))< MinAbsValuePhaseTagData(i) = 0;elsePhaseTagData(i) = atan2(imag(FFTTagData(i)), real(FFTTagData(i)));endend%频率轴FreqMagPhase = (0 : length(MagTagData)/(length(MagTagData)-1) : length (MagTagData))*(TagFs/2)/length(FFTTagData);%时间轴Time = (0:Length-1)/TagFs;%% 截取指定点%将频谱数值排序[ResMag, IndexMag] = sort(MagTagData, 'descend');%取前NumOrder阶数ResMag = ResMag(1:NumOrder);IndexMag = IndexMag(1:NumOrder);%频率ResFreq = FreqMagPhase(IndexMag)';%相位ResPhase = PhaseTagData(IndexMag)';% 绘制图像 频域plot(app.UIAxesFs, FreqMagPhase, MagTagData);xlabel(app.UIAxesFs, '频率(Hz)');ylabel(app.UIAxesFs, '幅值');title(app.UIAxesFs, ['频域-', Name, '-幅值', '选取阶数:', num2str(NumOrder)]);hold(app.UIAxesFs, 'on');plot(app.UIAxesFs, ResFreq, ResMag, 'r*');legend(app.UIAxesFs, '幅值', '选取点');hold(app.UIAxesFs, 'off');% 绘制图像 时域plot(app.UIAxesTime, Time, TagData);xlabel(app.UIAxesTime, '时间(s)');ylabel(app.UIAxesTime, '幅值');title(app.UIAxesTime, ['时域-', Name, '幅值']);endend
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