Báo cáo bài 2 TN Xử Lý Số Tín Hiệu online Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ chí Minh (HCMUT) Hiểu rõ giải thuật thực hiện FFT.Hệ thống lại các lý thuyết đã họcBiến đổi Fourier nhanh (FFT) là một thuật toán cực kì hiệu quả để chuyển đổi một tín hiệu rời rạc miền thời gian sang miền tần số dựa trên biến đổi Fourier rời rạc (DFT).
1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BỘ MÔN: XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Nhóm: L10 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: HUỲNH VĂN PHẬN Năm học: 2020 – 2021 Tạo mẫu tín hiệu sine có thành phần tần số 200 Hz 3000 Hz khoảng thời gian t = đến t = 0.1 s, với tần số lấy mẫu Fs = kHz từ chương trình Matlab lưu vào biến giá trị xn: a b c d Viết chương trình thực tìm biến đổi DFT tín hiệu vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số Viết chương trình thực tìm biến đổi FFT-128 điểm tín hiệu vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số Viết chương trình thực tìm biến đổi FFT-256 điểm tín hiệu vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số Nhận xét giải thích đồ thị clc; Fs = 8000; % Sampling frequency kHz Ts = 1/Fs; % Sampling period T_sim = 0.1; % Signal duration in seconds 50 ms t = : Ts : T_sim-Ts ; xn = sin(2*pi*200*t) + sin(2*pi*3000*t); %DFT L = length(xn); %find the length of the sequence Xk = fft(xn,L); % Using DFT Matlab Xk_magnitude = abs(Xk); subplot(1,3,1); semilogy((0:L/2-1)*Fs/L, Xk_magnitude(1:L/2)/L,'b'); hold on; ylabel ('Amplitude'); xlabel ('Frequence'); title('Magnitude Response DFT'); %FFT-128 L = 128; %find the length of the sequence Xk = fft(xn,L); % Using FFT Matlab Xk_magnitude = abs(Xk); t = : L-1; subplot(1,3,2); semilogy((0:L/2-1)*Fs/L, Xk_magnitude(1:L/2)/L,'r'); hold on; ylabel ('Amplitude'); xlabel ('Frequence'); title('Magnitude Response FFT-128'); %FFT-256 L = 256; t = : L-1; Xk = fft(xn,L); % Using FFT Matlab Xk_magnitude = abs(Xk); subplot(1,3,3); semilogy((0:L/2-1)*Fs/L,Xk_magnitude(1:L/2)/L,'g'); hold on; ylabel ('Amplitude'); xlabel ('Frequence'); title('Magnitude Response FFT-256'); Kết câu a, b, c: d Nhận xét giải thích đồ thị Hàm semilogy vẽ theo thang dB cho thấy đồ thị rõ Đồ thị DFT thể phổ tín hiệu x(n) Thuật toán DFT N điểm cho kết xác nhiên cho kết tính tốn chậm so với FFT So sánh đồ thị FFT-128 điểm FFT -256 điểm nhận thấy phổ tín hiệu thành phần sóng sin tần số 200Hz bị suy giảm biên độ Trong đó, FFT-256 điểm có suy giảm nhiều FFT- 128 điểm, phổ thành phần sóng sin tần số 3000Hz hai trường hợp gần không suy giảm Ở ba câu dùng hàm fft để thực tính nhanh DFT thực FFT với độ dài với độ dài tín hiệu thể đặc tính sóng sin tín hiệu, trường hợp gia tăng số điểm FFT làm suy giảm phổ biên độ tần số thấp Tạo mẫu tín hiệu âm có định dạng wav từ chương trình Matlab ứng dụng khác lưu vào biến giá trị xn: a Viết chương trình thực tìm biến đổi STFT tín hiệu âm với cửa sổ Gaussian độ dài 256, độ dài chồng lấn 30 Sau vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số biến đổi STFT Tạo file m4a chuyển qua wav với tên file bute.wav, đưa file vào chung thư mục với chương trình Matlab clear; close all; [xn,Fs]=audioread('bute.wav'); N=length(xn); xn=xn(:,1); figure(1); t=0:1/Fs:(N-1)/Fs; plot(t,xn); ylabel ('xn'); xlabel ('n'); title('Do thi cua tin hieu am thanh'); figure(2); [s,f]=stft(xn,Fs,'Window',gausswin(256),'OverlapLength',30) ; s_man=abs(s); semilogy(f,s_man); ylabel('Magnitude(dB)'); xlabel('Frequency(Hz)'); title('Do thi bien bien doi STFT cua tin hieu am thanh'); Kết quả: b Nhận xét giải thích đồ thị Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn (STFT) sử dụng để phân tích thành phần tần số tín hiệu khơng tĩnh thay đổi theo thời gian 6 STFT tín hiệu tính cách trượt cửa sổ phân tích có độ dài M lên tín hiệu tính tốn biến đổi DFT liệu trượt Cửa sổ nhảy qua tín hiệu ban đầu khoảng thời gian R mẫu Hầu hết hàm cửa sổ giảm dần cạnh để tránh tượng phổ vành Nếu độ dài chồng chéo L, việc thêm chồng chéo phân đoạn có cửa sổ bù cho suy giảm tín hiệu cạnh cửa sổ DFT đoạn cửa sổ thêm vào ma trận chứa biên độ pha cho điểm theo thời gian tần số Dùng hàm [s,f] = stft( _) Matlab để thực mô với M=256, L=30 ... phần tần số tín hiệu khơng tĩnh thay đổi theo thời gian 6 STFT tín hiệu tính cách trượt cửa sổ phân tích có độ dài M lên tín hiệu tính tốn biến đổi DFT liệu trượt Cửa sổ nhảy qua tín hiệu ban... fft để thực tính nhanh DFT thực FFT với độ dài với độ dài tín hiệu thể đặc tính sóng sin tín hiệu, trường hợp gia tăng số điểm FFT làm suy giảm phổ biên độ tần số thấp Tạo mẫu tín hiệu âm có định... DFT tín hiệu vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số Viết chương trình thực tìm biến đổi FFT- 128 điểm tín hiệu vẽ đồ thị phổ biên độ miền tần số Viết chương trình thực tìm biến đổi FFT -25 6 điểm tín hiệu