Matlab

´ Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Occidente Departamento de Electr´nica, Inform´tica y Sistemas o a

Tutorial Matlab/Octave Introducci´n al procesamiento de audio o
L. M. Bazdresch

Agosto 2009

Tutorial Octave: Procesamiento de audio L. M. Bazdresch

Este tutorial presenta algunas de las herramientas b´sicas para iniciarse en el a procesamiento de audio enMatlab/Octave. El c´digo presentado en este tutorial o ha sido probado s´lo en Octave; en Matlab pudiera ser necesario hacer algunos o ajustes. En Windows, la instalaci´n de Octave incluye un paquete de procesamiento o de audio y de se˜ ales con los comandos que usaremos aqu´ En Linux, es necesario n ı. instalar los paquetes a mano. Los que se necesitan son audio y signal. El paquete de audio es viejo, serecomienda instalar en su lugar el paquete aaudio disponible en http://folk.uio.no/fl/aaudio.shtml.

Fuentes de audio
Octave tiene dos formas generales de leer una fuente de audio. Una es leyendo un archivo con las muestras de audio (por ejemplo, un archivo .WAV). Otra es grabando audio directamente de un micr´fono, utilizando la tarjeta de sonido. o

Lectura de archivo
Octave incluye uncomando para leer un archivo .WAV: [ x , f s , b i t s ] = wavread ( f i l e n a m e ) ; donde x es una matriz con una columna por cada canal de audio, fs es la frecuencia de muestreo (especificada en el encabezado del archivo .WAV), bits es el n´ mero de bits por muestra (tambi´n tomado del encabezado), y filename u e es el nombre del archivo .WAV entre comillas simples.

Grabaci´n o
Para grabardirectamente de un micr´fono, se puede usar el comando aurecord o del paquete de audio: [ x , f s u , chanu ] = a u r e c o r d ( t , f s , chan ) ; donde t es el tiempo que se desea que dure la grabaci´n, fs es la frecuencia de o muestreo deseada, y chan es el n´ mero de canales deseados. Es posible que la u tarjeta de sonido no soporte la frecuncia de muestreo o el n´mero de canales u que sepidieron; en las variables fsu y chanu regresa los valores que realmente se usaron. Las muestras de audio se regresan en la matrix x. Utilizando el paquete aaudio, la grabaci´n se puede hacer con el comando: o Y = a r e c o r d ( fr a mes , c h a n n e l s , f s ) ; 1

donde frames es el n´ mero de muestras que se quiere capturar, channels es el u n´ mero de canales, y fs es la frecuencia demuestreo. u

Destinos del audio
Una vez que el audio ha sido le´ y procesado, se pueden hacer dos cosas ıdo con ´l: grabarlo en un archivo o reproducirlo. e

Escritura de archivos .WAV
La forma m´s f´cil de escribir un archivo de audio es con wavwrite: a a wavwrite ( x , f s , b i t s , f i l e n a m e ) donde las variables tienen el mismo significado que en wavread. El archivo .WAV que resulta puedeser reproducido fuera de Octave con cualquier programa de audio (mplayer, vlc, Windows Media Player, WinAmp, iTunes, Audacity, etc´tera). e

Reproducci´n o
Para reproducir el audio desde Octave, se pueden usar los comandos sound ( x , f s ) del paquete audio o bien aplay (x , f s ) del paquete aaudio.

An´lisis en frecuencia a
Junto con el procesamiento del audio, es conveniente poderanalizarlo en frecuencia. Con una se˜ al que generalmente contiene muchas frecuencias y es n de larga duraci´n (decenas o centenas de segundos), la transformada de Fourier o directa de la se˜ al no da mucha informaci´n. Por ejemplo, la siguiente figura n o muestra el espectro de magnitud de nueve segundos de una cancion. No se puede observar gran cosa: las frecuencias bajas tienen m´s energ´ que lasaltas, a ıa y a partir de unos 5000-8000Hz la se˜ al tiene pocas componentes; y la canci´n n o contiene frecuencias hasta unos 22kHz, que es lo que se espera de una se˜ al n tomada de un CD. Sin embargo, la transformada de Fourier pierde la informaci´n o de c´mo cambian las frecuencias con el tiempo. o

2

0.014

Espectro de Magnitud

0.012

0.01

Amplitud

0.008

0.006

0.004...