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MATLAB作为一款强大的数学计算软件,其功能远不止于数值分析和矩阵运算。通过内置的声音处理工具包,开发者可以用代码直接合成音乐,实现从数学公式到听觉体验的奇妙转换。
在学校项目中用MATLAB编写《铃儿响叮当》这样的经典曲目,是理解数字音频合成的绝佳实践。核心思路包括三个关键步骤:
音高与频率映射 通过国际标准音高(如A4=440Hz)将乐谱中的音符转换为对应频率,例如中音C(C4)约261.63Hz。MATLAB的sin函数可生成对应频率的正弦波作为基础音色。
节拍与时值控制 每个音符的持续时间需根据曲谱的拍号(如4/4拍)设定时间向量。通过调整时间轴上的分段,可以实现全音符、半音符等不同时值的组合。
音频拼接与输出 将各音符对应的波形按顺序拼接,最终通过sound函数播放或audiowrite保存为音频文件。为提升听感,可加入简单的ADSR包络(Attack-Decay-Sustain-Release)控制音头衰减。
这类项目不仅能帮助学生理解声学原理,还能直观展示信号处理中时域/频域的转换关系。进阶尝试可引入傅里叶变换分析谐波,或通过矩阵运算实现多声部合奏。