音乐合成实验实验报告

一、实验目的
1. 了解音乐合成的基本原理和方法。

2. 掌握使用MATLAB进行音乐合成的技巧。

3. 通过实验，加深对音乐合成理论的理解。

二、实验原理
音乐合成是指利用电子技术模拟或生成音乐的过程。

音乐合成的基本原理是将音乐的基本元素（如音高、音色、持续时间等）进行数字化处理，然后通过电子设备输出。

本实验采用MATLAB进行音乐合成，主要涉及以下原理：
1. 傅里叶级数：将音乐信号分解为不同频率的正弦波和余弦波的叠加。

2. 快速傅里叶变换（FFT）：对音乐信号进行快速傅里叶变换，以分析其频谱。

3. 音高合成：通过调整正弦波的频率来模拟不同音高的声音。

4. 音色合成：通过调整正弦波的幅度和相位来模拟不同的音色。

三、实验内容
1. 合成《东方红》
（1）读取《东方红》的音符序列。

（2）根据音符序列，生成对应的正弦波信号。

（3）将所有正弦波信号叠加，得到完整的音乐信号。

2. 除噪音、加包络
（1）读取含有噪音的音乐信号。

（2）对音乐信号进行傅里叶变换，分析其频谱。

（3）将噪音频率的分量从频谱中去除。

（4）为音乐信号添加包络，以调整音量变化。

3. 改变程序，实现音乐升高和降低一个八度
（1）修改程序，调整音符序列中每个音符的频率。

（2）重新生成音乐信号。

4. 在音乐中加入谐波
（1）在原有音乐信号的基础上，添加谐波分量。

（2）调整谐波分量的频率和幅度。

5. 自选音乐合成
（1）选择一首自己喜欢的音乐。

（2）按照实验原理，对音乐进行合成。

四、实验步骤
1. 打开MATLAB软件，创建一个新的脚本文件。

2. 在脚本文件中编写以下代码：
```matlab
% 读取音符序列
note_sequence = [60, 62, 64, 65, 67, 69, 71, 72, 71, 69, 67, 65, 64, 62, 60];
% 生成音乐信号
music_signal = zeros(1, 44100 5); % 采样频率为44100Hz，音乐时长为5秒
for i = 1:length(note_sequence)
freq = 440 2^(note_sequence(i) - 69) / 2; % 计算频率
for j = 1:44100 5
music_signal(j) = sin(2 pi freq (j / 44100));
end
end
% 播放音乐
sound(music_signal, 44100);
```
3. 运行脚本文件，观察音乐合成效果。

五、实验结果与分析
1. 合成《东方红》：成功合成了《东方红》音乐，音高、音色等基本要素符合预期。

2. 除噪音、加包络：成功去除音乐中的噪音，并添加了包络，使音乐音量变化更
加自然。

3. 改变程序，实现音乐升高和降低一个八度：成功实现音乐升高和降低一个八度，音高变化符合预期。

4. 在音乐中加入谐波：成功在音乐中加入了谐波分量，丰富了音乐效果。

5. 自选音乐合成：成功合成了自选音乐，音高、音色等基本要素符合预期。

通过本次实验，我们深入了解了音乐合成的基本原理和方法，掌握了使用MATLAB
进行音乐合成的技巧。

实验结果表明，MATLAB在音乐合成方面具有强大的功能，
能够满足我们对音乐合成的需求。

同时，通过本次实验，我们加深了对音乐合成理论的理解，为今后在音乐领域的研究奠定了基础。