[Matlab/Octave] 音訊、波形圖、聲紋圖、頻譜圖

前年因為參加了聲學研討會，學到如何以聲音訊號來繪圖。聲音訊號可以繪出3種較為基本的圖，分別為波形圖、頻譜圖及聲紋圖，其中聲紋圖較為複雜，因為它是屬於3維的圖，但其中一個維度以顏色作為表示，因此是張2D3維圖。頻譜圖我也套用網路的程式碼作為運算基礎，因為我不懂其數學的基本原理，並沒有辦法自己寫出程式碼進行運算(參考連結)。

波形圖程式碼：

[x,fs]=wavread('123.wav'); %x為聲音訊號的振幅值，fs 為取樣頻率。簡單舉個例子，假如你有一個5秒的音訊檔，取樣頻率是44100，那麼這個音訊檔就會有5*44100個振幅值，但若此音訊檔為雙聲道，就變成5*44100*2。
x=x(:,1); %取左聲道的聲音訊號，若要取右聲道就將1改成2
t=(0:length(x)-1)/fs; %設定時間為0到聲音訊號長度(如上例：5*44100)，再除以fs(44100)就可以得到音訊的秒數(5秒)
plot(t,x)% 這樣再畫出來就完成囉!!

聲紋圖程式碼：
Matlab：

spectrogram(x, 1024, 1000, [], fs, 'yaxis') %1024與1000是設定分析的框架大小及重複率，詳細我也不懂，但可以改變這兩個值得大小試試看，你會發現圖片精細度有差。[]為傅立葉分析的預設值NFFT，'yaxis'會將圖兩軸反轉，使其可與波形圖相對應。

Octave：

%若要使用signal package，必須先安裝，然後再以指令(pkg load signal)載入
specgram(x,256,fs,1024,1000)

頻譜圖程式碼：

N=length(x); %波形圖時沒有設定N，但這邊設定一下會比較好用
t=(0:N-1)/fs; %分析運算
win = hanning(N); K = sum(win)/N; % coherent amplification of the window
X = abs(fft(x.*win)); % fast fourier transform
Xm = X(1:N/2); % getting a first half of the spectrum without Nyquist frequency at N/2+1
Xm = Xm/(N/2); % computing of the amplitudes
Xm(1,1) = Xm(1,1)/2; % correction of the DC component
Xm = Xm/K; % correction due to coherent amplification
f = (0:N/2-1)*fs/N;
plot(f, Xm) %此時單位為Hz，若要改為kHz則對f除以1000

原本今天還不會使用Octave畫聲紋圖，經過整天的學習終於可以把它呈現出來了，話說要使用Octave真的很痛苦，三不五時程式自己出錯，就必須重跑，真的很麻煩!!但好像畫得比Matlab好看耶!!(下圖)

參考資料：Hristo Zhivomirov. 2014. Sound analysis with Matlab Implementation. site: http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/38837-sound-analysis-with-matlab-implementation. on 2014/8/24.