基于MATLAB的钢琴音色频谱分析与电子音乐合成系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现钢琴音频的频谱分析与电子合成功能，包括时频转换、谐波特征提取及动态包络建模，通过加法合成技术生成指定音高和时值的钢琴音色，支持WAV格式输出，适用于音乐制作与音频研究。

详 情 说 明

钢琴音色频谱分析与电子音乐合成系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的数字音频处理系统，主要用于钢琴音色的分析与再合成。系统通过对输入的钢琴音频样本进行精细的频谱分析，提取其核心声学特征（包括基频、谐波结构和动态包络），并基于这些特征构建加法合成模型，从而生成指定音高和时值的钢琴音色。该系统为音频研究、音乐制作及教育领域提供了一个实用的工具。

功能特性

• 频谱分析模块：利用FFT/STFT技术对钢琴音频样本进行时频转换，精确提取基频、谐波成分的幅度与相位信息，以及音符的起振、衰减、持续、释放（ADSR）动态包络特征。
• 声音合成模块：采用加法合成算法，根据分析得到的谐波结构与动态包络，重建或生成具有指定MIDI音高、时值和力度的钢琴音色。支持调整合成时的谐波数量和包络参数，以控制音色细节。
• 文件输出模块：将合成生成的音频数据以标准的WAV格式进行保存，用户可灵活设置输出文件的采样率与比特深度，同时提供合成波形的实时预览功能。

使用方法

1. 准备输入：确保拥有符合要求的钢琴采样WAV文件（推荐44.1kHz采样率，单声道）。
2. 参数配置：运行主程序，在界面或代码中设置目标音符的参数（MIDI编号、时值、力度）以及合成的详细参数（如谐波数、包络参数）。
3. 执行分析合成：系统将自动完成频谱分析、模型构建和声音合成的全过程。
4. 查看结果与输出：系统会生成频谱分析报告（含图表和数据），并展示合成音频的波形。最终，合成的音频将保存为WAV文件。

系统要求

• 操作系统：Windows, macOS 或 Linux
• 软件环境：需要安装MATLAB（建议R2018a或更高版本）及 Signal Processing Toolbox。
• 硬件建议：无特殊要求，但处理较长时间音频或高谐波数量合成时，推荐拥有足够内存。

文件说明

主程序文件集成了项目的全部核心功能。它负责协调整个工作流程：首先读取用户指定的音频样本并进行频谱分析，提取关键特征；接着，根据用户设定的目标音符参数与合成参数，调用加法合成算法生成新的音频数据；最后，它将合成结果进行可视化预览，并将最终的音频数据编码为指定格式的WAV文件进行保存。