【博主原創】
摘要：本文章的設計主要講基於matlab的gui音頻實時顯示設計，此次設計的gui相當於一個簡潔的音樂播放器，界面只有”錄音“和”播放“兩個控件，哈哈，夠簡潔吧。通過”錄音“按鈕可以實現聲音從電腦的聲卡錄入，並且實時顯示錄入聲音的時域圖形和頻域圖形；待錄音結束，通過”播放“按鈕可以播放剛錄入的聲音，並且一邊播放一遍實時顯示時域和頻域圖形。本設計的編碼在matlab2013a上親測，可以實現。。。
一、首先matlab的gui界面設計
打開matlab—>在命令行執行guide—>出現gui編輯界面，選擇一個默認的空白模板—>在界面上添加兩個坐標軸axes1、axes2，再添加兩個push_button,和兩個text—>調整好位置，將兩個按鈕tag改名為錄音和播放，將兩個text改為時域波形和頻域波形，這樣簡單的界面就做好了，想要美觀一些，可以自己再編輯。
二、設計好gui界面保存后就會自動生成一個.fig的文件和一個.m的文件，兩個文件不要丟失，下次可以通過運行.m文件來打開界面，實現功能。設計好的界面如下圖所示
打開.m的文件，里面可以看到圖形設計的主函數function varargout = yin(varargin)，打開函數function yin_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)和輸出函數function varargout = yin_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)，至於這些函數里面是什么意思，可以參考園子里一位園友“技術蛀蟲”的關於matlab的文章，講的非常好。總之設計好界面后，生成的.m文件里會自動生成這些函數，此外還會生成你所加控件的回調函數callback，在相應的回調函數里加入代碼后，點擊界面上相應按鈕時就會實現代碼的功能。編寫回調函數是非常重要的一步，這決定界面按鈕能不能實現相應的功能。
三、回調函數的編寫
這個gui的設計要編寫的回調函數只有兩個，分別為“錄音”和“播放”兩個按鈕，不用實現功能的按鈕就不用在.m文件中編寫。編寫控件的回調函數的方法有兩種，一是直接打開.m文件在相應的回調函數名下編寫或者修改。另一種是在制作gui界面的時候，在界面上相應的控件上右擊，然后在“view callback”選項中編寫並保存。下面開始編寫兩個控件的回調函數：
錄音按鈕的功能是：按下時，實時從聲卡錄入音頻，並實時顯示時域和頻域的波形，先判斷當前窗口句柄的isrecording的值，然后執行if語句，當isrecording值為0時，執行if下的語句，調用record（gcf,handles)函數，record函數我會另外寫出來，運行的時候把它們放在同一個文件夾下就可以了。當isrecording為1時，表示當前窗口正在運行，表示在錄音，這時按下這個按鈕，就會執行else，將isrecording設置為0，從而停止錄音。所以錄音按鈕第一次按下開始錄音，第二次按下停止錄音，都是通過設置isrecording的值實現。為了保證在界面剛打開的時候，為停止錄音的狀態，我們需要在打開函數function yin_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)中添加setappdata(gcf,'isrecording',0)命令，即一開始設置isrecording為0；
% --- Executes on button press in pushbutton1.
function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
isrecording=getappdata(gcf,'isrecording');
if ~isrecording
setappdata(gcf,'isrecording',1);
recorder(gcf,handles);
else
setappdata(gcf,'isrecording',0);
end
附上record函數的代碼：（record函數的作用是建立聲卡對象，控制聲卡實現錄音，並對錄音的數據進行實時的時域和頻域顯示）
function aa= recorder(cf,handles)
%RECORDER Summary of this function goes here
% Detailed explanation goes here
% h=figure(soundrec);
h=cf;
thehandles=handles;
setappdata(h,'isrecording',1);
Ai=analoginput('winsound'); % 創建一個模擬信號輸入對象
% 添加通道
addchannel(Ai,1);
Ai.SampleRate=10000; % 采樣頻率
Ai.SamplesPerTrigger=Inf; % 采樣數
start(Ai); % 開啟采樣
warning off % 當采樣數據不夠時，取消警告
while isrunning(Ai) % 檢查對象是否仍在運行
if getappdata(h,'isrecording')
data=peekdata(Ai,Ai.SampleRate/2);% 獲取對象中的最后Ai.SampleRate個采樣數據
plot(thehandles.axes1,data) % 繪制最后Ai.SampleRate個采樣數據的圖形，因此表現出來就是實時的了
set(handles.axes1,'ylim',[-1 1],'xlim',[0 5000]);
y1=fft(data,2048); %對信號做2048點FFT變換
f=Ai.SampleRate*(0:1023)/2048;
bar(handles.axes2,f,abs(y1(1:1024)),0.8,'g') %做原始語音信號的FFT頻譜圖
set(handles.axes2,'ylim',[0 10],'xlim',[100 250]);%設置handles.axes2的橫縱坐標范圍
drawnow; % 刷新圖像
else
stop(Ai);
num=get(Ai,'SamplesAvailable');
aa=getdata(Ai,num);
axes(thehandles.axes1);
plot(thehandles.axes1,aa) % 繪制所有采樣數據的圖形
y1=fft(data,2048); %對信號做2048點FFT變換
f=Ai.SampleRate*(0:1023)/2048;
bar(handles.axes2,f,abs(y1(1:1024)),0.8,'g') %做原始語音信號的FFT頻譜圖
drawnow; % 刷新圖像
setappdata(h,'sounds',aa);
end
end
end
播放按鈕的功能是：按下時，播放已經錄入的音頻，並實時顯示頻譜，這就需要自己設計記錄音頻播放的位置，這樣才能使在循環內每次音頻的播放位置正確，記錄位置通過計時來實現，記錄的時間差time轉換為以秒為單位得到s,再通過s*fs來得到采樣了多少個點，從而得到采樣點的位置，並且限制每次處理5000個采樣點，在時域波形上刷新顯示；而頻域的計算則是每次取2048個采樣點進行fft變換。
% --- Executes on button press in pushbutton2.
function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pushbutton2 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
global ad fs yp y ;
y=getappdata(gcf,'sounds');
fs=10000;
ad=analogoutput('winsound');%建立以聲卡作為輸入輸出對象
addchannel(ad,1);
set(ad,'samplerate',fs);
putdata(ad,y);
handles.ad=ad;
guidata(hObject, handles);%更新圖形句柄
start(ad);
T=clock;
pause(0.1);
while isrunning(ad)
T1=clock;
time=T1-T;%計算時間差
s=3600*time(4)+60*time(5)+time(6);
if(round(s*fs+5000)<length(y))
yp=y(round(s*fs):round(s*fs+5000));%round函數取距離最近的整數
plot(handles.axes1,yp);
set(handles.axes1,'ylim',[-1 1],'xlim',[0 5000]);
y1=fft(yp,2048);
f=fs*(0:1023)/2048;
bar(handles.axes2,f,abs(y1(1:1024)),0.8,'g') %做原始語音信號的FFT頻譜圖
set(handles.axes2,'ylim',[0 10],'xlim',[100 250]);%設置handles.axes2的橫縱坐標范圍
drawnow;
end
end
四、至此，整個設計就已經完成了，雖然界面簡單，但是完美實現了所需的功能；