Analisis de fourier

IF - EHU

Prácticas de laboratorio en la universidad, 2009

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INTRODUCCIÓN AL TRATAMIENTO DIGITAL DE SONIDO

INTRODUCCIÓN
El procesamiento de sonido es una de las aplicaciones digitales más extendidas. En esta práctica vamos a usar el programa MATLAB y sus herramientas de procesado de señal para editar sonidos, escucharlos y visualizarlos. En particular, vamos a grabar y sintetizarseñales de sonido, y a identificar las notas de una melodía.

DESCRIPCIÓN 1. ¿Qué es el sonido y cómo se captura en un computador digital?

El sonido es una percepción humana que permite obtener gran cantidad de información de nuestro entorno. El fenómeno físico que lo produce es el movimiento del aire, o mejor dicho, el movimiento de una onda de presión (onda acústica).

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Oído medio Nervio auditivo Córtex Oído externo Cerebro medio

Oído interno (cóclea)

Figura 1. Procesamiento del sonido por el oído humano. El órgano del oído es un sistema muy sofisticado en el que se capta la onda acústica (oído externo y medio), se descompone frecuencialmente y se convierte en estímulos eléctricos (cóclea), se transmite al cerebro(nervio auditivo), y se procesa (cerebro) para construir la percepción subjetiva que llamamos sonido. La capacidad del cerebro para procesar sonidos es increíble y estamos lejos todavía de ser capaces de imitarlo. Para capturar el sonido se utilizan micrófonos, que convierten la onda acústica (movimiento) en una señal eléctrica, y para generar sonido se utilizan altavoces, que realizan laoperación contraria, convirtiendo la señal eléctrica en una onda acústica. Para poder ser usada en un computador digital la señal eléctrica procedente del micrófono debe ser digitalizada. Para ello, primero se muestrea y luego las muestras se cuantifican y codifican.
00101011001110010111 10110000001101010010

x(t)

x(n)

00011010101001000001 … 00000111111100101101

t

Analógica MuestreoMuestreada Codificación

Codificada

Figura 2. Proceso de conversión de una señal analógica en una señal digital. Los parámetros fundamentales de la digitalización son: la frecuencia de muestreo, en muestras por segundo (hercios), y el número de bits empleado para codificar cada muestra. El resultado es una secuencia de códigos binarios manejable en un computador digital. Cuando el sonido esestéreo, hay dos señales (una por cada canal, izquierdo y derecho) que se digitalizan por separado.

2.

¿Qué es MATLAB?

MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory) es una potente herramienta para el tratamiento matemático de datos en el computador. Nosotros emplearemos en esta práctica la versión 7.7.0 de

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MATLAB y el toolbox(conjunto de funciones predefinidas) para procesado de señal. Las funciones de MATLAB pueden ejecutarse interactivamente mediante comandos, o utilizarse para escribir programas. Por ello, conviene conocer la variedad de funciones disponibles (el programa dispone de ayuda on line). MATLAB existe en muchas plataformas y el arranque varía de unas a otras. En nuestro caso, vamos a utilizarlo en PCs consistema operativo Windows, y el arranque se realizará desde el icono de acceso directo que se encuentra en el escritorio. Al arrancarlo se abrirá la ventana de MATLAB, y dentro de ella la ventana de comandos (Command Window) en la que se pueden teclear los comandos que se desea ejecutar.

En esa ventana se escriben los comandos que se desea ejecutar. El símbolo » indica que el programa estáesperando que introduzcamos un comando. Para comprobar lo que es capaz de hacer, prueba a teclear:
» 2+2 ans = 4

Como puedes ver, MATLAB ¡sabe sumar! En esta práctica vamos a centrarnos en unas sencillas aplicaciones de sonido, y no vamos a considerar las capacidades de cálculo y programación.

3.

Captura, visualización y reproducción de sonido en MATLAB.
Desde Windows es muy fácil...