语音信号处理实验报告.doc

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1、.专业整理.通信与信息工程学院信息处理综合实验报告班级：电子信息工程1502班学号姓名成绩指导教师：设计时间：2018/10/22-2018/11/23评语：通信与信息工程学院二〇一八年.学习帮手..专业整理.实验题目：语音信号分析与处理一、实验内容1.设计内容利用MATLAB对采集的原始语音信号及加入人为干扰后的信号进行频谱分析，使用窗函数法设计滤波器滤除噪声、并恢复信号。2．设计任务与要求1.基本部分（1）录制语音信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。（2）对所录制的语音信号加入干扰噪声，并对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信

2、号的时域波形和频谱图。（3）分别利用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数设计数字滤波器滤除噪声，并画出各种函数所设计的滤波器的频率响应。（4）画出使用几种滤波器滤波后信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号、几种滤波器滤波后的信号进行对比，分析信号处理前后及使用不同滤波器的变化；回放语音信号。2.提高部分（5）录制一段音乐信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。（6）利用MATLAB产生一个不同于以上频段的信号；画出信号频谱图。（7）将上述两段信号叠加，并加入干扰噪声，尝试多次逐渐加大噪声功率，对加

3、入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。（8）选用一种合适的窗函数设计数字滤波器，画出滤波后音乐信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号进行对比，回放音乐信号。.学习帮手..专业整理.一、实验原理1.设计原理分析本设计主要是对语音信号的时频进行分析，并对语音信号加噪后设计滤波器对其进行滤波处理，对语音信号加噪声前后的频谱进行比较分析，对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。 首先用PC机WINDOWS下的录音机录制一段语音信号，并保存入MATLAB软件的根目录下，再运行MATLAB仿真软件把录制好的语音信号用audioread函数加载入M

4、ATLAB仿真软件的工作环境中，输入命令对语音信号进行时域，频谱变换。 对该段合成的语音信号，分别用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数在MATLAB中设计滤波器对其进行滤波处理，滤波后用命令可以绘制出其频谱图，回放语音信号。对原始语音信号、合成的语音信号和经过滤波器处理的语音信号进行频谱的比较分析。2.语音信号的时域频域分析在Matlab软件平台下可以利用函数audioread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量y,同时把y的采样频率Fs=44100Hz放进了MATALB的工作空间。上述程序是在Matlab软

5、件中画出语音信号的时域波形(图1),回放录入声音。从图中可以看出在时域环境下,信号呈现出3个不规则的信号峰值。然后对语音信号进行频谱分析,在Matlab中可以利用函数fft对信号行快速傅里叶变换,得到信号的频谱图如图1所示。3．MATLAB中的窗函数实际应用的窗函数，可分为以下主要类型：a)幂窗--采用时间变量某种幂次的函数，如矩形、三角形、梯形或其它时间（t）的高次幂；b)三角函数窗--应用三角函数，即正弦或余弦函数等组合成复合函数，例如汉宁窗、海明窗等；c)指数窗--采用指数时间函数，如形式，例如高斯窗等。d)平顶窗--平顶窗在频域时的表现就象它的名称

6、一样有非常小的通带波动。.学习帮手..专业整理.不同的窗函数对信号频谱的影响是不一样的，这主要是因为不同的窗函数，产生泄漏的大小不一样，频率分辨能力也不一样。信号的截短产生了能量泄漏，而用FFT算法计算频谱又产生了栅栏效应，从原理上讲这两种误差都是不能消除的，但是我们可以通过选择不同的窗函数对它们的影响进行抑制。(矩形窗主瓣窄，旁瓣大，频率识别精度最高，幅值识别精度最低；布莱克曼窗主瓣宽，旁瓣小，频率识别精度最低，但幅值识别精度最高)。（1）矩形窗，调用格式：w=boxcar(n)，根据长度n产生一个矩形窗w。（2）三角窗，调用格式：w=triang(n)

7、，根据长度n产生一个三角窗w。（3）汉宁窗，调用格式：w=hanning(n)，根据长度n产生一个汉宁窗w。（4）海明窗，调用格式：w=hamming(n)，根据长度n产生一个海明窗w。（5）布拉克曼窗，调用格式：w=blackman(n)，根据长度n产生一个布拉克曼窗w。4.窗函数的基本参数窗函数旁瓣峰值幅度/dB过渡带宽近似值过渡带宽精确值阻带最小衰减/dB矩形窗-134π/N1.8π/N-21三角窗-258π/N6.1π/N-25hanning窗-348π/N6.2π/N-44hamming窗-418π/N6.6π/N-53blackman窗-571

8、2π/N11π/N-745.数字滤波的设计并对加噪信号进行滤波处理