音频采样效果

设计详细说明：

  • Matlab代码：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
Fs = 44100; %设置特定的采样率为44100Hz（生活中常见的采样频率）

nBits=16;

nChannels=2;

Duration=2;%设置采样时间

recorder = audiorecorder(Fs,nBits,nChannels); % 调用电脑麦克风，开始声音录制

disp('strat speaking:');

recordblocking(recorder,Duration); % 录制duration s的声音信号

disp('stop speaking');

myrecording = getaudiodata(recorder); %getaudiodata--读取声音信号信息

audiowrite('test1.wav',myrecording,44100);

test1 = audioinfo('test1.wav');

audiowrite('test2.wav',myrecording,22050);

test2 = audioinfo('test2.wav');

audiowrite('test3.wav',myrecording,88200);

test3 = audioinfo('test3.wav');

for i=[0.5,1,2]

sound(myrecording,44100\*i) % 播放时采样率设置为44100\*i

pause(Duration/i)

end

%sound(myrecording,44100) % 播放时采样率设置为录制时相同

%sound(myrecording,22050) % 播放时采样率设置为录制时的一半

%sound(myrecording,88200) % 播放时采样率设置为录制时的二倍

% 数据可视化代码

%test1

[y1,f1] = audioread('test1.wav');

t1 = 0:seconds(1/f1):seconds(test1.Duration);

t1 = t1(1:end-1);

subplot(1,3,1)

plot(t1,y1)

%title('采样频率相同')

%test2

[y2,f2] = audioread('test2.wav');

t2 = 0:seconds(1/f2):seconds(test2.Duration);

t2 = t2(1:end-1);

subplot(1,3,2)

plot(t2,y2)

%title('采样频率变为“一半”')

%test3

[y3,f3] = audioread('test3.wav');

t3 = 0:seconds(1/f3):seconds(test3.Duration);

t3 = t3(1:end-1);

subplot(1,3,3)

plot(t3,y3)

%title('采样频率变为“二倍”')

legend('采样频率变为“二倍”','采样频率变为“一半”','采样频率相同')

hold on

title('不同采样率下的波形图')
  • 结果：

另一张图是luyin2.m文件生成的，只更换了画图部分不具体阐述

  • 现象分析

    选取的Fs=44100Hz，FsH为2Fs=88200Hz，FsL=0.5Fs=22050Hz，

    根据matlab 得到的声音可以知道

  1. 当播放时采样率设置为录制时的一半时，声音文件的音频长度变为源文件二倍，且声音更加低沉

  2. 当播放时采样率设置为录制时的二倍时，声音文件的音频长度变为源文件一半，且声音更加尖锐

  3. 观察三个音频文件的时域波形，发现波形完全一致

  • 综上可得：

    录制和播放采样率关系对于录制的音频文件内容并没有影响，影响的是音频文件的时长，换句话说改变音频文件播播放的速度

  • 原理阐述与思考：

    声音文件录制时，以特定的采样率录制音频文件，而在声音信号播放时，相当于在已有音频文件的基础上进行二次采样，由于声音文件的内容是固定的，即音频文件样本数目是固定的，当我们以之前一半的采样率进行二次采样时，相当于每秒钟采集到的样本数目是减半的

    因此，如果采集同样大小的音频样本，所需要的时间变为之前两倍，但是由于音频内容未发生改变，所以仅仅改变的是音频文件的播放速度，实现0.5倍速播放或者2倍速播放。