基于DSP的音乐信号特征识别与再现技术研究
发布时间：2022-09-17 12:17
音乐信号的数字化及分析处理技术是数字音乐技术的核心,论文研究基于DSP的音乐信号特征识别与再现技术,旨在设计一个系统可以帮助音乐学习者进行音乐学习和音乐创作。论文针对音乐学习及创作的实际需求对音乐信号及其分析处理的建模与仿真、嵌入式系统设计等展开研究,为自动编曲、自动记谱等研究打下了基础。论文首先研究音乐信号及其分析处理算法的建模与仿真,以钢琴为研究素材结合乐音的四大要素,分析并提取钢琴音符的特征参数,建立单音符信号及乐谱信号的数学模型。研究单音符识别算法,提取信号的梅尔频率倒谱系数,改进DTW算法实现单音符识别。在单音符算法实现的基础上,结合基于能熵比的音符时值分割方法,将乐谱分割成单音符序列实现乐谱识别。论文接着研究音乐合成算法并进行仿真,运用前述音乐信号产生算法结合乐谱进行仿真产生音乐序列信号,然后将其转换为可供播放的数据格式,实现单音符及连续音符的音乐信号再现。在完成音乐信号建模与算法研究的基础上,给出了基于BF609的DSP器件系统软硬件设计。论文首先设计系统的整体硬件结构,按照系统的功能需求分模块进行电路设计,并针对系统硬件的主要模块即音频采集模块、音频播放模块、存储模块、...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 音乐识别技术发展现状
1.2.2 音乐合成技术发展现状
1.2.3 DSP技术发展现状
1.3 论文研究内容与结构安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文结构安排
第二章 音乐特征分析及钢琴音符建模
2.1 音乐特征分析
2.2 钢琴发声原理
2.3 信号预处理
2.3.1 预加重
2.3.2 加窗分帧
2.3.3 端点检测
2.4 短时傅里叶变换
2.5 音符数学模型研究
2.5.1 音符时域包络建模
2.5.2 音符谱分析
2.5.3 音符数学模型建立
2.6 本章小结
第三章 基于Matlab的钢琴音符识别与合成算法设计与仿真
3.1 特征参数提取
3.1.1 线性预测倒谱系数LPCC
3.1.2 梅尔频率倒谱系数MFCC
3.2 基于动态时间归整的单音符识别算法
3.2.1 动态时间规整算法原理
3.2.2 DTW算法改进
3.3 音符时值分割及多音符识别
3.3.1 基于能熵比的音符分割算法
3.3.2 基于高频内容的音符分割算法
3.3.3 多音符识别算法仿真
3.4 音乐信号再现技术的建模与仿真
3.4.1 基于正弦波的钢琴乐音合成
3.4.2 包络函数应用
3.5 GUI操作界面设计
3.6 本章小结
第四章 基于DSP的钢琴音符识别与再现系统硬件设计
4.1 系统硬件设计方案
4.2 DSP选型及主控制器介绍
4.3 基础电路设计
4.3.1 时钟电路
4.3.2 电源电路
4.3.3 复位电路
4.4 音频采集与播放模块
4.4.1 SSM3603 工作原理
4.4.2 SSM2603 音频输入
4.4.3 SSM2603 音频输出
4.4.4 采样频率设置
4.4.5 通信协议
4.5 存储模块
4.5.1 Flash存储器
4.5.2 DDR2 SDRAM存储
4.6 人机交互模块
4.6.1 键盘控制模块
4.6.2 显示模块
4.7 本章小结
第五章 基于DSP的钢琴音符识别与再现系统软件设计
5.1 软件整体结构设计
5.2 DSP系统初始化设计
5.2.1 电源和时钟初始化
5.2.2 TWI和 SSM2603 初始化
5.2.3 DDR2 SDRAM初始化
5.2.4 LCD初始化
5.2.5 矩阵键盘初始化
5.3 音频数据采集
5.4 预处理
5.5 特征提取
5.6 模式识别
5.7 钢琴音乐再现
5.7.1 音频格式简介
5.7.2 数字音乐合成
5.8 本章小结
第六章 系统测试
6.1 模块测试
6.1.1 音频线输出测试
6.1.2 音频信号采集测试
6.1.3 音符识别算法测试
6.2 系统测试
6.3 识别率测试
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3679208
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 音乐识别技术发展现状
1.2.2 音乐合成技术发展现状
1.2.3 DSP技术发展现状
1.3 论文研究内容与结构安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 论文结构安排
第二章 音乐特征分析及钢琴音符建模
2.1 音乐特征分析
2.2 钢琴发声原理
2.3 信号预处理
2.3.1 预加重
2.3.2 加窗分帧
2.3.3 端点检测
2.4 短时傅里叶变换
2.5 音符数学模型研究
2.5.1 音符时域包络建模
2.5.2 音符谱分析
2.5.3 音符数学模型建立
2.6 本章小结
第三章 基于Matlab的钢琴音符识别与合成算法设计与仿真
3.1 特征参数提取
3.1.1 线性预测倒谱系数LPCC
3.1.2 梅尔频率倒谱系数MFCC
3.2 基于动态时间归整的单音符识别算法
3.2.1 动态时间规整算法原理
3.2.2 DTW算法改进
3.3 音符时值分割及多音符识别
3.3.1 基于能熵比的音符分割算法
3.3.2 基于高频内容的音符分割算法
3.3.3 多音符识别算法仿真
3.4 音乐信号再现技术的建模与仿真
3.4.1 基于正弦波的钢琴乐音合成
3.4.2 包络函数应用
3.5 GUI操作界面设计
3.6 本章小结
第四章 基于DSP的钢琴音符识别与再现系统硬件设计
4.1 系统硬件设计方案
4.2 DSP选型及主控制器介绍
4.3 基础电路设计
4.3.1 时钟电路
4.3.2 电源电路
4.3.3 复位电路
4.4 音频采集与播放模块
4.4.1 SSM3603 工作原理
4.4.2 SSM2603 音频输入
4.4.3 SSM2603 音频输出
4.4.4 采样频率设置
4.4.5 通信协议
4.5 存储模块
4.5.1 Flash存储器
4.5.2 DDR2 SDRAM存储
4.6 人机交互模块
4.6.1 键盘控制模块
4.6.2 显示模块
4.7 本章小结
第五章 基于DSP的钢琴音符识别与再现系统软件设计
5.1 软件整体结构设计
5.2 DSP系统初始化设计
5.2.1 电源和时钟初始化
5.2.2 TWI和 SSM2603 初始化
5.2.3 DDR2 SDRAM初始化
5.2.4 LCD初始化
5.2.5 矩阵键盘初始化
5.3 音频数据采集
5.4 预处理
5.5 特征提取
5.6 模式识别
5.7 钢琴音乐再现
5.7.1 音频格式简介
5.7.2 数字音乐合成
5.8 本章小结
第六章 系统测试
6.1 模块测试
6.1.1 音频线输出测试
6.1.2 音频信号采集测试
6.1.3 音符识别算法测试
6.2 系统测试
6.3 识别率测试
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3679208
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