matlab在数字信号处理中的应用

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1、Matlab信号处理应用大作业题目：语音处理与分析学生姓名凌伟学院名称精仪学院专业生物医学工程学号3013202225一．设计题目语音处理与分析二．设计要求录制自己的一段语音：“天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程X班XXX,Collegeofprecisioninstrumentandoptoelectronicsengineering,biomedicalengineering”，时间控制在15秒到30秒左右；利用wavread函数对自己的语音进行采样，记住采样频率。（1）求原始语音信号的特征频带（比如谱峰位置）：可以分别对一定时间间隔

2、内，求功率谱（傅里叶变换结果取模的平方）并画出功率谱。（2）根据语音信号频谱特点，设计IIR或FIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。说明滤波器特性参数。用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波前后信号的频谱图。用sound函数回放语音信号,说明利用高通/低通/带通滤波后的效果，不同特征频带被滤除后分别有什么效果。（3）语谱图：横轴为时间，纵轴为频率，灰度值大小表示功率谱值的大小。(提示，可以采用spectrogram函数)(4）分析自己的语音频谱特点，比如中英文发音的区别。设计要求采用下列方法：IIR脉冲响应不变法：巴特沃斯双线性变换法：巴特沃

3、斯FIR窗函数法：矩形窗，三角窗，汉宁窗，哈明窗，布莱克曼窗，凯塞窗（任选三种）频率采样法，第一类线性相位技术指标自拟三．设计原理利用wavread函数对电脑录制的语音信号进行采样，采样后的离散信号就可以通过fft快速傅里叶变换转化到频域进行分析，可以通过频谱图直截了当地看出语音能量在频率轴上的分布情况。我对每一秒的信号都进行傅里叶变化并取模平方，从而得到每一秒的功率谱。部分程序如下：fori=0:16%求每秒语音的功率谱x=fft(y(Fs*i+1:Fs*(i+1)+1),Fs);x1=abs(x);p=x1.^2;%傅里叶变换结果取模的平方,得

4、到功率谱figure(i+3);plot(p);xlim([02500]);xlabel('频率/Hz');ylabel('功率');title(['第',num2str(i+1),'秒功率谱']);end通过频谱图自拟参数，设计滤波器对语音信号进行处理，就能观察到语音信号通过不同种类滤波器前后的变化。从我的语音信号频谱图可看出，我的语音集中在200—1000Hz频段，因此之后的低通高通带通滤波器都大致以此为基准。我一共设计了6个滤波器，不仅能分析语音信号滤波前后的变化，也能更深刻地认识不同方法设计的滤波器之间的区别。低通滤波器设计为两个无限长单位

5、脉冲响应IIR滤波器，通带临界频率fp=1100Hz，通带内衰减小于3dB，阻带临界频率fs=1300Hz，阻带内衰减大于20dB。分别用脉冲响应不变法和双线性变换法设计，程序如下：[n,Wn]=buttord(1100*2*pi,1300*2*pi,3,20,'s');[b,a]=butter(n,Wn,'s');[bz,az]=impinvar(b,a,Fs);%脉冲响应不变法[h,w]=freqz(bz,az);wp=(Fl/Fs)*2*pi;ws=(Fh/Fs)*2*pi;OmegaP=2*Fs*tan(wp/2);OmegaS=2*Fs*

6、tan(ws/2);[n,Wn]=buttord(OmegaP,OmegaS,3,20,'s');[b1,a1]=butter(n,Wn,'s');[bz1,az1]=bilinear(b1,a1,Fs);%双线性变换法高通滤波器设计为两个有限长单位脉冲响应FIR滤波器，采用窗函数设计法，高通截止频率250Hz带宽200Hz，分别用矩形窗和汉宁窗设计，程序如下：fc=250;%高通截止频率250Hz带宽200Hzwc=2*fc/Fs;%不乘pi是将截止频率关于pi归一化N=199;%由矩形窗过渡带宽1.8pi/N求得N=199w2=boxcar(N

7、);%矩形窗h2=fir1(N-1,wc,'high',w2);[h3,w3]=freqz(h2,1);N=683;%由汉宁窗过渡带宽6.2pi/N求得N=683w4=hanning(N);%汉宁窗h4=fir1(N-1,wc,'high',w4);带通滤波器也设计成两个FIR滤波器，通带边界为200Hz和1000Hz，分别用窗函数kaiser窗和频率采样法设计，程序如下：f1=200;f2=1000;%通带边界为200Hz和1000HzB=4.538;N=645;%过渡带宽200Hz求得N=645w6=kaiser(N,B);%kaiser窗函数

8、设计h6=fir1(N-1,[2*f1/Fs2*f2/Fs],'DC-0',w6);N=210;alfa=(N-1)/2;