《数字信号处理》教学参考资料（MATLAB 5手册）第13章 图形和声音

China-pub.com 下载 第13章 图形和声音 MATLAB拥有大量简单、灵活、易用的二维和三维图形命令，并且用户可以在MATLAB 程序中加入声音效果。许多图形命令都在MATLAB所带的演示程序中给出。还未用过demo命 令的用户不妨马上试一试。 图形命令分两章来介绍。本章只介绍基本的高级命令，在第14章中将详细介绍高级图形， 并着重介绍具体的低级控制。 13.1二维图形 将数对排序的一种方法是使用P1ot命令。该命令可以带有不同数目的参数。最简单的形 式就是将数据传递给plot,但是线条的类型和颜色可以通过使用字符串来指定，这里用st表 示。表13-1列出了在这个字符串中允许使用的线条类型和颜色。线条的缺省类型是实线型。 注意：下面的命令列表中A表示一个mXn的矩阵。 命令集123 绘图命令 plot (x,y) 对向量x绘制向量y。以x为横坐标，y为纵坐标，按照坐标(： y)的有序排列绘制曲线。 plot(y) 以为横坐标，y为纵坐标，绘制(，y)的有序集合的图形。 plot(z) 以横轴为实轴，纵轴为虚轴，绘制(real(z),imag(e)的有序集 合的图形。这样，复数：就在复平面上。 plot(A) 绘制矩阵A的列对它下标的图形。对于mXn的矩阵A,有n个 含有m个元素的数对，或是n条有m个点曲线，且这n条曲线均 采用颜色监视器上不同的颜色绘制而成。 plot(x,A) 绘制矩阵A对向量x的图形。对mXn的矩阵A和长度为m的向量x, 绘制矩阵A的列对向量x的图形。如果x的长度为1，则绘制矩阵 A的行对向量的图形。向量可以是行向量也可以是列向量。 plot(A,x) 对矩阵A绘制向量x的图形。对于一个mXn的矩阵A和一个长 度为m的向量x,对矩阵A的列绘制向量x的图形。如果x的长 度为n,则对矩阵A的行绘制向量x的图形。向量x可以是行向 量也可以是列向量。 plot (A,B) 对矩阵A的行绘制矩阵B的列的图形。如果A和B都是mXn的 矩阵，将绘制n条由m个有序对连成的曲线。 plot(···,str) 使用字符串str指定的颜色和线型进行绘图。表13-1列出了str 可以取的值。 p1ot(x1,y1,str1,用字符串str1指定的颜色和线型对y1绘制x1的图形，用字符串

下载 第1 3章 图形和声音 M AT L A B拥有大量简单、灵活、易用的二维和三维图形命令，并且用户可以在 M AT L A B 程序中加入声音效果。许多图形命令都在 M AT L A B所带的演示程序中给出。还未用过 d e m o命 令的用户不妨马上试一试。 图形命令分两章来介绍。本章只介绍基本的高级命令，在第 1 4章中将详细介绍高级图形， 并着重介绍具体的低级控制。 13.1 二维图形 将数对排序的一种方法是使用 p l o t命令。该命令可以带有不同数目的参数。最简单的形 式就是将数据传递给 p l o t，但是线条的类型和颜色可以通过使用字符串来指定，这里用 s t r表 示。表1 3 - 1列出了在这个字符串中允许使用的线条类型和颜色。线条的缺省类型是实线型。 注意：下面的命令列表中A表示一个m×n的矩阵。 命令集1 2 3 绘图命令 p l o t ( x , y ) 对向量x绘制向量y。以x为横坐标，y为纵坐标，按照坐标(xj , yj)的有序排列绘制曲线。 p l o t ( y ) 以j为横坐标，yj为纵坐标，绘制(j, yj)的有序集合的图形。 p l o t ( z ) 以横轴为实轴，纵轴为虚轴 ,绘制( r e a l (zk) , i m a g (z k) )的有序集 合的图形。这样, 复数zk就在复平面上。 p l o t ( A ) 绘制矩阵A的列对它下标的图形。对于 m×n的矩阵A, 有n个 含有m个元素的数对, 或是n条有m个点曲线，且这 n条曲线均 采用颜色监视器上不同的颜色绘制而成。 p l o t ( x , A ) 绘制矩阵A对向量x的图形。对m×n的矩阵A和长度为m的向量x， 绘制矩阵A的列对向量x的图形。如果x的长度为n，则绘制矩阵 A的行对向量x的图形。向量x可以是行向量也可以是列向量。 p l o t ( A , x ) 对矩阵A绘制向量x的图形。对于一个 m×n的矩阵A和一个长 度为m的向量x，对矩阵A的列绘制向量 x的图形。如果x的长 度为n，则对矩阵A的行绘制向量x的图形。向量x可以是行向 量也可以是列向量。 p l o t ( A , B ) 对矩阵A的行绘制矩阵B的列的图形。如果 A和B都是m×n的 矩阵，将绘制n条由m个有序对连成的曲线。 p l o t (. . ., s t r ) 使用字符串s t r指定的颜色和线型进行绘图。表 1 3 - 1列出了s t r 可以取的值。 p l o t ( x 1 , y 1 , s t r 1 , 用字符串s t r 1指定的颜色和线型对y1绘制x1的图形，用字符串

China-pub.coM 第13章图形和声音 201 下载 x2,y2,str2,..)str2指定的颜色和线型对y2绘制x2的图形。每组参数值可 以采用上述除复数值以外的任何一种形式。str1,str2.可以 省略，此时，MATLAB自动为每条曲线选择颜色和线型。 [1,f,p,errorm]= 返回str中不同部分的值。其中代表线型，代表颜色，p代表 colstyle(str) 点的类型，errorm用来保存系统错误信息。 表13-1点类型、线类型与颜色 点类型 线类型 点 实线 星号 虚线 square 正方形 点划线 diamond 菱形 点线 pentagram 五角星形 none 无线 hexagram 六角星形 颜色 none 无点 9 绿色 0 m 品红色 b 蓝色 中 x 灰色 顶点指向左边的三角 白色 7 顶点指向右边的三角 r 红色 正三角 k 黑色 倒三角 黄色 通过将字符串str作为一个参数传递给p1ot,可以指定图形的颜色和线型。表13-1列出了 允许的值和它们代表的意义。这些参数可以组合起来使用，例如，‘y+’表示一个黄色的加号， 而‘b一一’表示一个蓝色的虚线。如果将要画的是几组数据，但是没有指定线型，系统将会 自动按照表13-1赋予它们从黄到黑各种不同的颜色线型。 符号的大小、线条的粗细等也同样可以更改：可参见例13.1(g)或14.2节。 ■例13.1 (a)用下列数据来绘制图形： ×=【-4-20135] y=[16401925] 命令p1ot(x,y)产生的结果如图13-1所示。 (b)在MATLAB中，能很容易地画出点： x=-pi:0.05:pi: plot (x,sin(x)+cos(x),'o'): 产生的结果如图13-2所示

x 2 , y 2 , s t r 2 , . . . ) s t r 2指定的颜色和线型对 y 2绘制x 2的图形. . . .。每组参数值可 以采用上述除复数值以外的任何一种形式。 str1, str2. . .可以 省略，此时，M AT L A B自动为每条曲线选择颜色和线型。 [ 1 , f , p , e r r o r m ] = 返回s t r中不同部分的值。其中l代表线型，f代表颜色，p代表 c o l s t y l e ( s t r ) 点的类型, e r ro r m用来保存系统错误信息。 表13-1 点类型、线类型与颜色 点 类 型 线 类 型 . 点 - 实线 * 星号 - - 虚线 s q u a r e 正方形 － 点划线 d i a m o n d 菱形 ： 点线 p e n t a g r a m 五角星形 n o n e 无线 h e x a g r a m 六角星形 颜色 n o n e 无点 g 绿色 o o m 品红色 + + b 蓝色 x × c 灰色 < 顶点指向左边的三角 w 白色 > 顶点指向右边的三角 r 红色 ^ 正三角 k 黑色 v 倒三角 y 黄色 通过将字符串s t r作为一个参数传递给 p l o t，可以指定图形的颜色和线型。表 1 3 - 1列出了 允许的值和它们代表的意义。这些参数可以组合起来使用，例如，‘y +’表示一个黄色的加号， 而‘b－－’表示一个蓝色的虚线。如果将要画的是几组数据，但是没有指定线型，系统将会 自动按照表1 3 - 1赋予它们从黄到黑各种不同的颜色线型。 符号的大小、线条的粗细等也同样可以更改；可参见例 1 3 . 1 ( g )或1 4 . 2节。 ■ 例1 3 . 1 (a) 用下列数据来绘制图形： x = [－4 -2 0 1 3 5]； y = [16 4 0 1 9 25] ； 命令p l o t ( x , y )产生的结果如图1 3 - 1所示。 (b) 在M AT L A B中，能很容易地画出点： x = －p i : 0 . 0 5 : p i； p l o t ( x , s i n ( x )*c o s ( x ) ,' o')； 产生的结果如图1 3 - 2所示。 第1 3章 图形和声音 2 0 1 下载

202 ATLAB5手册 China-pub.com 下载 图13-1向量y对向量x绘图 图13-2用小圆圈绘制函数sinr×cosx (©)在同一幅图中可以同时绘制多个函数： x=0:0.1:2 A=【sin(pix):0.5+0.5*x]: plot(x,A): 产生的结果如图13-3所示。 ()可以通过交换参数位置来交换坐标轴。对图13-3和图13-4进行比较： x=0:0.1:2 A=[sin(pix):0.5+0.5*x]: plot(A,x): 00 12 05 图13-3矩阵A对向量x绘图 图13-4向量x对矩阵A绘图 (e)plot命令对复数矩阵同样适用。 clear i 告保证1是复数 r linspace402): 号创建向量x theta linspace(ao*pi): 告创建角向量 [x,y]pol2cart(theta): 号将弧度坐标 z=x+女y 号转化成复数向量 plot(z) 号对z绘图 结果如图l3-5所示。注意：还可以用命令polar、quiver、feather、compass和 rose来对复数绘图：参见13.2节

(c) 在同一幅图中可以同时绘制多个函数： x = 0:0.1:2； A = [sin(pi*x )；0 . 5 + 0 . 5*x ]； p l o t ( x，A )； 产生的结果如图1 3 - 3所示。 ( d )可以通过交换参数位置来交换坐标轴。对图 1 3 - 3和图1 3 - 4进行比较： x = 0:0.1:2； A = [sin(pi*x )；0 . 5 + 0 . 5*x ]； p l o t ( A，x )； (e) p l o t命令对复数矩阵同样适用。 clear i； % 保证i是复数 r = linspace(0，2 )； % 创建向量r theta = linspace(0，1 0*p i )； % 创建角向量 [ x，y] = pol2cart(theta ，r )； % 将弧度坐标 z = x+i*y； % 转化成复数向量 p l o t ( z ) % 对z绘图 结果如图 1 3 - 5所示。注意：还可以用命令 p o l a r、q u i v e r、f e a t h e r、c o m p a s s和 r o s e来对复数绘图；参见1 3 . 2节。 2 0 2 M ATLAB 5 手册 下载 图13-1 向量y对向量x绘图 图13-2 用小圆圈绘制函数s i nx×c o sx 图13-3 矩阵A对向量x绘图 图13-4 向量x对矩阵A绘图

China-bub.com 第13章图形和声音 203 下载 图13-5复向量z代表一个螺旋线。 ()下列命令形成文件expotest..m: %程序执行前应先设定下列 %参数：n,a,b %点数：n. %区间：[a,b] x=[); e1=[门；e2=[];e3=[门；e4=[☐；%清除e1-e4 for i =1:n xx=a+(b-a)*(i-1)/(n-1); x(i)=xx; e1(i)=exp(-(xx^2)); e2(i)=xx2*exp(-(xx2)); e3(i)=xx*exp(-(xx2)); e4(i)=exp(-xx); end 尽管下列代码将会产生同样的结果，但它的效率更高，易读且不易产生错误。 x linspace(a,b,n); e1 exp(-x.~2); e2=(x.2).*exp(-x.2); e3=x.*exp(-x.2); e4 exp(-x); 下列语句： n=50; a=0; b=3; expotest plot(x,e1,x,e2,x,e3,x,e4); 将产生图13-6（左）所示的图形。而 p1ot(x,e1,’+,x,e2,’*’,x,e3,’0’,x,e4,'x);

图13-5 复向量z代表一个螺旋线。 ( f )下列命令形成文件e x p o t e s t . m： 尽管下列代码将会产生同样的结果，但它的效率更高，易读且不易产生错误。 下列语句： 将产生图1 3 - 6 (左)所示的图形。而 第1 3章 图形和声音 2 0 3 下载 ％ 程序执行前应先设定下列 ％ 参数：n, a, b ％ 点数：n. ％ 区间：[a, b] 清除

204 MATLAB5手册 China-bub.com 下载 将产生图13-6（右）所示的图形。 图13-6用标准符号（左）和用户指定的符号（右）对指数函数绘图 (g)假设已定义了与()中相同的变量。现在要来改变线条的粗细： hold on; plot(x,e1,'LineWidth',1); plot(x,e2,'LineWidth',2); plot(x,e3,'LineWidth',3); plot(x,e4,'LineWidth',4); hold off; 命令hold on用来保持当前图形，使得可以在同一幅图中绘制多个图形，而ho1doff 用来关闭图形的：可参见命令集130。其中，曲线e1线条最细，e4线条最粗，如图13-7所示。 a 图137用不同的粗细线条绘制的指数函数图形 ■ 在MATLAB中可以使用errorbar命令绘制数据的误差条形图。该命令的用法与plot命 令完全类似，只是要同时赋予每个点一个误差限。 命令集124 误差条形图 errorbar(x,y,e,str) 绘制向量y对x的误差条形图。误差条对称地分布在的 上方和下方，长度为e。字符串str决定其颜色和线型， 参见表13-1。参考命令集123中的命令p1ot。 errorbar(x,y,1,u, 绘制向量y对x的误差条形图，误差条分布在y上方的长度 str) 为u,下方的长度为l。字符串str选项决定其颜色和风格

将产生图1 3 - 6 (右)所示的图形。 图13-6 用标准符号(左)和用户指定的符号(右)对指数函数绘图 (g) 假设已定义了与( f )中相同的变量。现在要来改变线条的粗细： 命令hold on用来保持当前图形，使得可以在同一幅图中绘制多个图形，而 hold off 用来关闭图形的；可参见命令集 1 3 0。其中，曲线e 1线条最细，e 4线条最粗，如图1 3 - 7所示。 图13-7 用不同的粗细线条绘制的指数函数图形 在M AT L A B中可以使用e r r o r b a r命令绘制数据的误差条形图。该命令的用法与 p l o t命 令完全类似，只是要同时赋予每个点一个误差限。 命令集1 2 4 误差条形图 e r r o r b a r ( x , y , e ,s t r) 绘制向量y对x的误差条形图。误差条对称地分布在 yi的 上方和下方，长度为 ei。字符串s t r决定其颜色和线型， 参见表1 3 - 1。参考命令集1 2 3中的命令p l o t。 e r r o r b a r ( x , y , l , u , 绘制向量y对x的误差条形图, 误差条分布在yi上方的长度 s t r) 为ui,下方的长度为li。字符串s t r选项决定其颜色和风格。 2 0 4 M ATLAB 5 手册 下载 ■