¿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 señal. Agrega frecuencias que no están presentes en la señal original.

Dentro de Matlab, su forma de onda generada es pura información, por lo que no tiene distorsión (a excepción de los pequeños errores en la representación de punto flotante). La distorsión ocurre en su cadena analógica: en su salida de interfaz de audio, amplificador, altavoz, micrófono, preamplificador de micrófono, entrada de interfaz de audio.

Vea si puede afinar las ganancias de estos componentes para reducir estos armónicos. La estructura de ganancia sobre varias partes en la ruta de la señal debe estar equilibrada. En términos generales, no desea que alguna parte no tenga suficiente ganancia y que aumente otra parte para compensar.

Otra cosa que hay que ver es si la distorsión desaparece si hace que la señal sea mucho más pequeña. Algunas formas de distorsión se mantienen fuertes a medida que disminuye la señal (por ejemplo, distorsión de cruce 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, altavoces, micrófono, etc.

Una interfaz de audio de calidad profesional puede costarte $ 1000 o más. Buen conjunto de altavoces monitor de estudio, igualmente. Buen micrófono: cien dólares como mínimo.

No hay mucho que agregar a la respuesta de Kaz, excepto tal vez una nota sobre la simulación de la distorsión dentro de Matlab. Puede experimentar más cosas sobre la distorsión y más rápido, si lo simula dentro de Matlab. Puedes hacer esto hasta que entiendas algo de la intuición, y luego, de vez en cuando, haz experimentos de la vida real (que llevan más tiempo).

Por ejemplo, si \ $ y \ $ es su señal sin distorsión (la que tiene la sinusoide pura), cuya amplitud va de -1 a +1, puede crear fácilmente una versión distorsionada \ $ y_d \ $ de ella. 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 de Blackman Harris).

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

Si está obteniendo armónicos, eso sugiere la presencia de distorsión. Una forma de probar la distorsión por oído es generar una señal que contenga dos ondas sinusoidales, una a una amplitud y frecuencia fijas (por ejemplo, 2000 Hz) y la otra de barrido, por ejemplo. 300Hz a 800Hz. En ausencia de distorsión, solo una frecuencia de barrido debe ser audible, 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 marcado alias, pero la presencia de un alias es un regalo directo a la distorsión.