Miernictwo cyfrowe
Ćwiczenie 1 Podstawy obsługi pakietu „Matlab”
Wprowadzenie
Matlab jest zintegrowanym środowiskiem nastawionym na obliczenia numeryczne. Nazwa programu jest skrótem od „Matrix Laboratory” co związane jest z faktem że wszystkie obiekty istniejące w przestrzeni roboczej Matlaba reprezentowane są przez macierze. Matlab wyewoluował z fortranowych bibliotek do obliczeń numerycznych jako interpreter poleceń autorstwa Clive Molera ułatwiający korzystanie z powyższych. W 1983 C. Moller oraz S. Bangert i J. Little (inżynier z Uniwersytetu Stanford) postanowili rozwinąć powyższy projekt - zastąpili Fortran językiem C i dodali zintegrowaną grafikę. Założyli oni firmę The MathWorks Inc., która do dziś zajmuje się rozwojem i sprzedażą pakietu Matlab. W 1985 roku pojawiła się pierwsza wersja programu. Pakiet stanowi rozbudowane narzędzie z własnym językiem umożliwiającym programowanie obiektowe (od wersji 6.5). Oprogramowanie może być wykorzystanie do interaktywnego wykonywania poleceń wpisywanych w wierszu poleceń jak również interpretacji skryptów (m-plików). Niewątpliwą zaletą Matlaba jest prosta składnia języka umożliwiająca szybkie rozpoczęcie pracy z oprogramowaniem. Zaletą są również rozbudowane możliwości graficzne środowiska pozwalające na wygodne przygotowywanie wykresów o jakości publikacyjnej a także interaktywnych wizualizacji. Omawiane oprogramowanie oprócz pakietu podstawowego zawiera szereg rozszerzeń dedykowanych do szczególnych zastosowań jak przykładowo analiza obrazów, analiza ekonometryczna bądź konstrukcja i implementacja filtrów cyfrowych.
Przebieg ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z interaktywnym interpreterem poleceń Matlaba na przykładzie rejestracji i prostej obróbki cyfrowej rejestrów dźwiękowych. Komputery laboratoryjne zaopatrzone są w mikrofony i głośniki umożliwiające rejestrację i odsłuchanie próbek dźwięku. Po uruchomieniu interpretera poleceń należy zapoznać się z poleceniami służącymi do rejestracji i odtwarzania dźwięku z poziomu Matlaba. Zadaniem wykonujących ćwiczenie jest zinterpretowanie składni powyższych komend. W tym celu wykorzystane powinna zostać komenda „help” stanowiąca podstawowy system pomocy w omawianym środowisku. Po ustaleniu prawidłowej składni polecenia służącego do digitalizacji i umieszczenia w przestrzeni roboczej programu próbek dźwięku rejestrowanych za pomocą mikrofonu wykonana powinna zostać obróbka rejestrów zgodnie z zaleceniami prowadzącego ćwiczenie.
Opracowanie wyników
Próbki dźwięku w przestrzeni roboczej środowiska Matlab reprezentowane są przez macierze (wektory, ze względu ma monofoniczny zapis dźwięku w powyższym ćwiczeniu). Należy przedstawić graficznie przebiegi zmian amplitudy dźwięku wykorzystując funkcje służące do tworzenia wykresów dwuwymiarowych. Należy zwrócić uwagę na prawidłowe wyskalowanie osi odciętych. Wykorzystując funkcję „psd” należy wykonać wykresy rozkładu energii zarejestrowanych przebiegów dźwiękowych. Wykorzystując polecenie „specgram” wykonać zależny od czasu rozkład energii akustycznej.