信号分析器

加载以 $$F_s=7418Hz$$ 采样的语音信号。该文件包含女声读“MATLAB®”的录音。

load mtlb

为了仿真 70% 的音频数据缺失的情况，随机为信号赋 NaN 值。

rng(2024) 
numToReplace = round(length(mtlb) * 0.70);
missing = randperm(length(mtlb),numToReplace);

mtlbMissing = mtlb;
mtlbMissing(missing) = NaN;

打开信号分析器，将 mtlb 和 mtlbMissing 从工作区浏览器窗格拖到过滤信号表中。选择两个信号。在分析器选项卡上，点击时间值并选择 Sample Rate and Start Time。将采样率指定为 Fs Hz，并将开始时间指定为 0 秒。点击显示网格创建两个并排显示。在左侧显示中绘制 mtlb，在右侧显示中绘制 mtlbMissing。要收听 mtlb 音频信号，请选择该信号并点击显示选项卡下工具条的回放部分中的播放。要重复播放信号，请在播放前选择循环播放。

选择具有缺失数据的信号，点击分析器选项卡下的预处理进入预处理模式，然后从预处理选项列表中选择 Fill Missing。使用函数参数面板调整 Fill Missing 参数。选择 Autoregressive model 并点击应用以填充缺失信号。点击全部接受以保存预处理结果并退出该模式。有关替代填充函数的详细信息，请参阅 fillmissing 和 fillgaps。

您现在可以使用播放按钮播放经过填充的信号。要查看填充缺失数据对频谱图的影响，请点击显示选项卡上的视图部分上的频谱图/时频。在频谱图选项卡上，指定时间分辨率为 20 毫秒、相邻段之间的重叠为 80%。将功率范围设置为 –50 dB 到 –10 dB。点击左侧的显示画面并重复上述步骤。

您可以在信号分析器中调节分析窗的频谱泄漏来解析正弦波。

生成一个以 100 Hz 的频率进行 2 秒采样的双通道信号。

fs = 100;
t = (0:1/fs:2-1/fs)';

x = sin(2*pi*[20 20].*t)+[1 1/100].*sin(2*pi*[21 30].*t);

将信号嵌入白噪声中。指定信噪比为 40 dB。

x = x + randn(size(x)).*std(x)/db2mag(40);

打开信号分析器并绘制信号。在分析器选项卡上，选择信号表中的信号，点击时间值并选择 Sample Rate and Start Time。将采样率指定为 fs Hz，并将开始时间指定为 0 秒。在显示选项卡上，点击频谱以将频谱图添加到显示画面中。

点击频谱选项卡。用于控制频谱泄漏的滑块位于中间位置，对应于约 1.28 Hz 的分辨率带宽。第一个通道中的两个音调未得到解析。第二个通道中的 30 Hz 音调可见，尽管比另一个音调弱得多。

增加泄漏，使分辨率带宽约为 0.83 Hz。第二个通道中的弱音调被清楚地解析。

将滑块移至最大值。分辨率带宽约为 0.5 Hz。第一个通道中的两个音调得到解析。第二个通道中的弱音调被大窗旁瓣所掩盖。

点击显示画面选项卡。使用水平缩放放大频率轴。向显示画面添加两个游标，并拖动频域游标来估计音调的频率。

将录制的一段电动牙刷音频读入 MATLAB® 中。信号以 48 kHz 频率进行采样。牙刷在大约 1.75 秒处启动，并保持大约 2 秒。

[y,fs] = audioread("toothbrush.m4a");

打开信号分析器，将信号从工作区浏览器拖到信号表中。通过在信号表中选择信号并点击分析器选项卡上的时间值，向信号添加时间信息。选择 Sample Rate and Start Time 并输入 fs 作为采样率。

在显示画面选项卡上，点击显示网格以创建一个由显示画面组成的 2×2 网格。选择每个显示画面，点击频谱以添加一个频谱视图，然后点击时间以删除时间视图。将信号拖到所有四个显示画面上。

点击频谱选项卡以修改每个显示画面中的频谱视图。

您可以看到一些视图显示更高的分辨率，但泄漏更高；而另一些视图泄漏更低，但以牺牲分辨率为代价。