【使用matlab绘制音频数据的时域图和频域图】

使用matlab绘制音频数据的时域图和频域图

虚拟的数据集见附件

一、读取数据并设置参数

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close all;clear all;colordef black
设置参数
filedir = 'D:\Projects\MATLAB\data'
name = '2024-03-28.txt'
% disp(filedir);

Fs = 8192; %采样率，即单位时间的样本个数（Hz），应该是1s内8192个样本
WINDOWS = 8192*1; %分帧帧大小，每一帧所包含的样本数
OVERLAP = 0;      %分帧重叠

读取音频数据
orgdata = load(strcat(filedir,'\',name)); % 声呐原始数据

rawdata = orgdata(1:Fs*60*1,2); % 选择第2列前1分钟内的音频数据
datalen = length(rawdata); %数据长度
time = 0:1/Fs/60:(datalen-1)/Fs/60; % 时域图横坐标：时间【0，13min】，步长1/Fs/60代表每分钟一个样本

二、绘制时域图

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二维时域图
figure
set(gcf,'units','normalized','pos',[0 0 1 1]); % 最大化图形
plot(time,rawdata)
set(gca,'Fontsize',10); %字体大小10points
title('二维时域图');
xlabel('时间/min');ylabel('Amplitude'); %（时间，振幅）

三、绘制频域图

频谱图1

先进行傅里叶变换，将时域数据转化为频域数据，例如：

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快速傅里叶变换
fftValue = abs(fftshift(fft(rawdata))); %快速傅里叶变换：将时域转化为频域

全部数据：

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频谱图1：全部数据
figure % 频谱图1
set(gcf,'units','normalized','pos',[0 0 1 1]); % 最大化图形

Amp1 = (fftValue)/datalen;  % 纵坐标：实际幅值(每个幅度值除以datalen归一化)
f1 = (1:datalen)*Fs/datalen;  % 横坐标：生成对称频率坐标（数组索引必须是正整数或者逻辑值）

plot(f1,Amp1);    
xlim([0 8192]);%限制横坐标
ylim([0 0.006]);%限制横坐标
set(gca,'Fontsize',10);
title('频谱图1 全部');
xlabel('频率/HZ');ylabel('Amplitude');

频谱图2

取左一半图：

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频谱图2 左一半
figure %频谱图3 左一半
set(gcf,'units','normalized','pos',[0 0 1 1]); % 最大化图形

Amp3 = (fftValue(1:datalen/2))/datalen/2;  % 频谱图纵坐标：实际幅值(取一半的数据点，每个幅度值除以datalen/2归一化)
f3 = (1:datalen/2)*Fs/datalen;  % 频谱图横坐标：生成一个从0到采样频率一半的对称频率坐标

plot(f3,Amp3);    
xlim([0 8192]);%限制横坐标
ylim([0 0.006]);%限制横坐标
set(gca,'Fontsize',10);
title('频谱图2 左一半 [0,1/2L]');
xlabel('频率/HZ');ylabel('Amplitude');

频谱图3

取右一半图：

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频谱图3 右一半
figure %频谱图2.5 右一半
set(gcf,'units','normalized','pos',[0 0 1 1]); % 最大化图形

Amp25 = (fftValue(datalen/2:datalen-1))/datalen/2;  % 频谱图纵坐标：实际幅值(取一半的数据点，每个幅度值除以datalen/2归一化)
f25 = (datalen/2:datalen-1)*Fs/datalen;  % 频谱图横坐标：生成一个从0到采样频率一半的对称频率坐标

plot(f25,Amp25);    
xlim([0 8192]);%限制横坐标
ylim([0 0.006]);%限制横坐标
set(gca,'Fontsize',10);
title('频谱图3 右一半 [1/2L,L]');
xlabel('频率/HZ');ylabel('Amplitude');

频谱图4

将右边一半图左移，使得横坐标从0开始

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%% 频谱图4：右一半左移
figure %频谱图4 右一半左移
set(gcf,'units','normalized','pos',[0 0 1 1]); % 最大化图形

Amp2 = (fftValue(datalen/2:datalen-1))/datalen/2;  % 频谱图纵坐标：实际幅值(取一半的数据点，每个幅度值除以datalen/2归一化)
f2 = (datalen/2:datalen-1)*Fs/datalen - Fs/2;  % 频谱图横坐标：生成一个对称频率坐标，-Fs/2代表横坐标从0到采样频率一半

plot(f2,Amp2);    
xlim([0 8192]);%限制横坐标
ylim([0 0.006]);%限制横坐标
set(gca,'Fontsize',10);
title('频谱图4 右一半 [0,1/2L]');
xlabel('频率/HZ');ylabel('Amplitude');

ps: 在绘制频域图时需要限制合适的横纵坐标范围，便于数据显示。

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xlim([0 8192]);%限制横坐标
ylim([0 0.006]);%限制横坐标