信号与系统课程设计去除干扰蜂鸣音

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1、一、课程设计题目去除干扰蜂鸣音1・目的：掌握信号吋频域分析方法，正确理解采样定理，准确理解滤波器的概念。2•内容：提供一个包含某人说话语音片段的声音文件，但该语音信号被一个包含有几个谐波分量的蜂鸣信号干扰了。用Matlab的wavread命令读取该声音文件。注意，该命令可以同时得到声音文件的采样率和采样位宽,请查阅Matlab的帮助文件。(1)用快速傅立叶变换(FFT)计算并画出声音信号的频谱，列写出蜂鸣信号的谐波频率。(2)思考如何将这些蜂鸣音去除？将去除了蜂鸣音的语音片段播放出来，仔细聆听并写下语音片段中人物所说的话。注意：由于只能播放实信

2、号，因此记得提取信号的实部。Matlab命令：wavread,wavplay,fft,fftshift,firl,filter,plot,figure.二、设计思路用waveread()函数读取音频和其采样率和采样位宽，对读取的音频信号使用fft()函数进行快速傅立叶变换并绘岀得到的频谱。观察频谱分析噪声(蜂鸣信号)的谐波频率分布，选择合适的滤波模式将噪声信号的谐波滤去，便可以得到去除噪声后的人声。设计滤波器的频域特性便成了除去噪声并留下原声的关键，我们注意到所学的采样定理以及一sin(加)XI维sine函数(辛格函数)一加，然而汉宁窗可以看作

3、是3个矩形时间窗的频谱Z和，或者说是3个Sinc(x)型函数之和，而括号中的两项相对于第一个谱窗向左、右各移动了兀/T,从而使旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能。它适用于非周期性的连续信号。利用它的选择特性使用fkl()建立一个汉宁窗函数，并用filter()函数进行滤波，去除噪声部分。最后用play()函数播放音频检查效果。三、设计过程1.音频的读取和分析先将原始音频文件读入，[audioO,Fs,nbits]=wavread('C:UsersAdministratorDesktopsignalbuz乙wav')；%按路径读取音频存入

4、audio。变量，并用Fs变量记录采样率，nbits变量记录采样位宽。其屮，一Fs=l1025#采样率为11025Hznbits=32#釆样带为32pO=audioplayer(audioO,Fs);%将audio。载入音频播放器play(pO)；%并进行播放subplot(2,1,1);%分屏绘图plot(audioO);%绘制原始音频时域图，如下图所示title。时域);％标注题目[k]=fft(audioO,Fs);%对原始音频进行快速傅立叶变换subplot(2,l,2);plot(abs(k));%绘制原始音频频域图title(，频域

5、J;频域图如图1下图所示时域2000°0续域15002000800010000400060003100012000图1原声时域频域图像此时，在时域屮杂乱分布的声咅信号变换到频域屮将噪声谐波所分布的频域屮显得尤为清晰简洁，这样就不难发现干扰信号主要分布在O-lOOOHz以内，由于听到的噪声比人声大得多，我们又画出了,声音强度的时域和频域图像，figure;subplot(2,1,1);plot(audioO);plot(20*logl0(abs(audio0)/max(abs(audio0))));%绘制原始咅频声音强度的频域图ylabef分贝/

6、dBJ;xlabelC时间/ms');titled时域工[k]=fft(audioO,Fs);subplot(2,l,2);plot(abs(k));plot(20*logl0(abs(abs(k))/max(abs(abs(k)))));%绘制原始音频声音强度的频域图ylabel('分贝/dB');xlabel(濒率/H，)；title。频域figure;subplot(2,l,l);plot(abs(k));ylabel('振幅/AJ;xlabef频率/Hz);set(gca,‘XLim；[01000]);set(gca；XTick',[0

7、:20:1000]);得到如图2所示的声音强度的时域和频域图像20■®-8020-6O12114■15x102时间/ms图2原声声音强度时域频域图像从频域图屮我们仍然发现了四个异常尖峰，再次明显的证实了干扰信号主要分布在0-1000HZ以内；为了跟清晰地和观察干扰信号的频域分布情况，我们进一步绘制这一范围的图像，进行局部深入研究。plot(abs(k));%重绘图像set(gca；XLim*,[O1000]);%更改显示范围为0・1000set(gca；XTick[0:20:1000]);%更改坐标步长为20图3噪声局部频域放大图观察图像可发

8、现，干扰信号的谐波频率为：220Hz、440Hz、660Hz、880Hz,在放大后发现噪声信号为4个儿乎对称的三角波，而非单位冲击，结合以上儿个图，我