¿Una pregunta sobre la diferencia entre una señal sinusoidal creada computacionalmente y la señal grabada (cuando se reproduce a través de un altavoz)?

Lo que estás viendo son armónicos. (Múltiplos de la frecuencia fundamental). Estos indican que su sistema tiene distorsión. La distorsión armónica, en términos generales, es un cambio en la forma de la entrada debido a un comportamiento no lineal en la cadena de la señal. Añade frecuencias que no están presentes en la señal original.

Dentro de Matlab, su forma de onda generada son datos puros, por lo que no tiene distorsión (excepto por los pequeños errores en la representación de punto flotante). La distorsión ocurre en su cadena analógica: en la salida de su interfaz de audio, amplificador, parlante, micrófono, preamplificador de micrófono, entrada de interfaz de audio.

Vea si puede ajustar las ganancias de estos componentes para reducir estos armónicos. La estructura de ganancia sobre múltiples partes en la ruta de la señal debe estar balanceada. Hablando en términos generales, no desea que una parte no tenga suficiente ganancia y aumente otra parte para compensar.

También otra cosa a ver es si la distorsión desaparece si haces que la señal sea mucho más pequeña. Algunas formas de distorsión permanecen fuertes a medida que se reduce la señal (p. ej., distorsión cruzada en un amplificador de clase AB). Algunas formas de distorsión disminuyen o desaparecen. (por ejemplo, recorte).

Necesita, sorpresa, sorpresa, hardware de calidad si desea recuperar una señal pura sin distorsión. ¿Cuánto gastó en sus interfaces de audio, parlantes, micrófono, etc.?

Una interfaz de audio de calidad profesional puede costarle $1000 o más. Buen juego de monitores de estudio, igualmente. Buen micrófono: cien dólares mínimo.

No hay mucho que agregar a la respuesta de Kaz, excepto quizás una nota sobre la simulación de distorsión dentro de Matlab. Puede experimentar más cosas sobre la distorsión, y más rápido, si lo simula dentro de Matlab. Puede hacer esto hasta que capte cierta intuición y luego, de vez en cuando, haga experimentos de la vida real (que toman más tiempo).

Por ejemplo, si$y$es su señal no distorsionada (la que tiene la sinusoide pura), cuya amplitud va de -1 a +1, puede crear fácilmente una versión distorsionada$y_d$de ello, haciendo esto:

% This is jus one possible way to distort a signal.
gamma=0.8;  % gamma=1 means no distortion.
yd=sign(y).*(abs(y).^gamma);

Y verías algo como esto, en Matlab:

(Espectros en dB, y usando una ventana Blackman Harris.)

Para este tipo de distorsión, los únicos armónicos creados son impares (múltiplos impares de 5 kHz). Otros tipos crean armónicos pares e impares.

Si obtiene armónicos, eso sugiere la presencia de distorsión. Una forma de comprobar la distorsión de oído es generar una señal que contenga dos ondas sinusoidales, una de amplitud y frecuencia fijas (por ejemplo, 2000 Hz) y la otra con un barrido de, por ejemplo, 300 Hz a 800 Hz. En ausencia de distorsión, solo debería ser audible una frecuencia de barrido, pero la presencia de distorsión generalmente creará otras frecuencias, algunas de las cuales barrerán en la dirección opuesta . Una pequeña cantidad de distorsión puede no causar un alias notable, pero la presencia de alias es un claro indicio de distorsión.