使用Octave音訊處理（三）：數學技術處理音訊檔案

導讀	我們的數字音訊處理技術第三部分涵蓋了訊號調製內容，將解釋如何進行調幅(Amplitude Modulation)、顫音效果(Tremolo Effect)和頻率變化(Frequency Variation)。

正如它的名字暗示的那樣， 影響正弦訊號的振幅變化依據傳遞的資訊而不斷改變。正弦波因為承載著大量的資訊被稱作載波carrier。這種調製技術被用於許多的商業廣播和市民資訊傳輸波段（AM）。

調製發射

假設通道是免費資源，有天線就可以發射和接收訊號。這要求有效的電磁訊號發射天線，它的大小和要被髮射的訊號的波長應該是同一數量級。很多訊號，包括音訊成分，通常在 100 赫茲或更低。對於這些訊號，如果直接發射，我們就需要建立長達 300 公里的天線。如果透過訊號調製將資訊載入到 100MHz 的高頻載波中，那麼天線僅僅需要 1 米（橫向長度）。

集中調製與多通道

假設多個訊號佔用一個通道，調製可以將不同的訊號不同頻域位置，以便接收者選擇該特定訊號。使用集中調製（“複用”）的應用有遙感探測資料、立體聲調頻收音機和長途電話等。

克服裝置限制的調製

訊號處理裝置，比如過濾器、放大器，以及可以用它們簡單組成的裝置，它們的效能依賴於訊號在頻域中的境況以及高頻率和低頻訊號的關係。調製可以用於傳遞訊號到頻域中的更容易滿足設計需求的位置。調製也可以將“寬頻訊號“（高頻和低頻的比例很大的訊號）轉換成”窄帶“訊號。

音訊特效

許多音訊特效由於引人注目和處理訊號的便捷性使用了調幅技術。我們可以說出很多，比如顫音、合唱、鑲邊等等。這種實用性就是我們關注它的原因。

顫音效果是調幅最簡單的應用，為實現這樣的效果，我們會用週期訊號改變（乘）音訊訊號，使用正弦或其他。

>> tremolo='tremolo.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> wo=2*pi*440*t;
>> wa=2*pi*1.2*t;
>> audiowrite(tremolo, cos(wa).*cos(wo),fs);

這將創造一個正弦形狀的訊號，它的效果就像‘顫音’。

現在我們將展示真實世界中的顫音效果。首先，我們使用之前記錄過男性發聲 ‘A’ 的音訊檔案。這個訊號圖就像下面這樣：

>> [y,fs]=audioread('A.ogg');
>> plot(y);

現在我們將建立一個完整的正弦訊號，使用如下的引數：

• 增幅 = 1
• 頻率= 1.5Hz
• 相位 = 0

>> t=0:1/fs:4.99999999;
>> t=t(:);
>> w=2*pi*1.5*t;
>> q=cos(w);
>> plot(q);

注意： 當我們建立一組時間值時，預設情況下，它是以列的格式呈現，如, 1x220500 的值。為了乘以這樣的值，必須將其變成行的形式（220500x1）。這就是  t=t(:)  的作用。

我們將建立第二份 ogg 音訊格式的檔案，它包含了如下的調製訊號：

>> tremolo='tremolo.ogg';
>> audiowrite(tremolo, q.*y,fs);

我們可以改變頻率實現一些有趣的音效，比如原音變形，電影音效，多人比賽。

這是正弦調製頻率變化的演示程式碼，根據方程：

Y=Ac*Cos(wo*Cos(wo/k))

這裡：

• Ac = 增幅
• wo = 基頻
• k = 標量除數

>> fm='fm.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> w=2*pi*442*t;
>> audiowrite(fm, cos(cos(w/1500).*w), fs);
>> [y,fs]=audioread('fm.ogg');
>> figure (); plot (y);

訊號圖：

你可以使用幾乎任何型別的週期函式頻率調製。本例中，我們僅僅用了一個正弦函式。請大膽的改變函式頻率，用複合函式，甚至改變函式的型別。

原文來自：