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1、应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波实验目的1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程；2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；3.学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。实验环境1.微型电子计算机（PC）；2.安装Windows10操作系统，MATLAB7.0，FormatFactory等开发工具。实验原理：在MATLAB环境中，有关声音（wave）录制、播放、存储和读取的函数有：ly=wavrecord(N,fs,Dtype)利用系统音频输入设备录音，以fs为采样频率
2、，默认值为11025，即以11025Hz进行采样。Dtype为采样数据的存储格式，用字符串指定，可以是：‘double’、‘single’、’int16’、‘int8’其中只有int8是采用8位精度进行采样，其它三种都是16位采样结果转换为指定的MATLAB数据；lwavplay(y,fs)利用系统音频输出设备播放，以fs为播放频率，播放语音信号y；lwavwrite(y,fs,wavfile)创建音频文件；lwavread()读取wav格式的音频文件。例如：[x,fs,bits]=wavread('myrecordsound.wav')x=
3、x(:,1);%假设声音是双声道，只取单声道作分析上述语句表示读入存放在当前工作目录下的声音文件myrecordsound.wav，并以fs为采样频率进行采样后存储在数组x中。其中nbit是采样精度，比如16就是指16位精度的采样。取单声道后，得到的数值x是一个列向量。lsound()；该函数的输入参量是音频数据向量、采样频率和转换位数。例如：sound(sin(2*pi*25*(1:4000)/100));6响两声就是：sound(sin(2*pi*25*(1:4000)/100));sleep(1);sound(sin(2*pi*25*(
4、1:4000)/100));实验内容和任务要求1．采集语音信号并进行频谱分析2．对加入噪声的语音信号进行频谱分析3.设计数字滤波器对加入噪声的语音信号进行滤波问题分析本实验要求设计IIR和FIR两种形式的滤波器对带有噪音的信号进行滤波。对于任务1，我们采用张学友的一段歌曲作为原始音频，利用FormatFactory软件对该音频进行截取转换最终得到一段时长22s,采样频率为11025Hz,转换位数为16bits的双声道音频信号，保存在Matlab软件work文件夹下。实验中利用wavread（）函数读取音频并取双声道中的第一声道作为信号，病利用
5、FFT对信号进行频谱分析；对于任务2，我们加入两个高频正弦信号至原始信号中，模仿声音被污染，然后利用FFT进行频谱分析；对于任务3，我们设计出了巴特沃斯低通滤波器和采用了Hamming窗的FIR低通滤波器并对其相关参数进行了分析，最后利用这两种滤波器对带噪信号进行滤波，然后对滤波后的信号分别利用FFT进行频谱分析。Matlab代码clearall;%%提取原始视音频信号并对其进行傅里叶变换[x,fs,bits]=wavread('zxy.wav');%读取音频文件x=x(:,1)';%取双声道中的第一声道N=length(x);%计算信号序列
6、长度T=1/fs;n=0:N-1;Xf=fftshift(fft(x));%快速傅里叶变换并作中心对称变换6f=(n/N-1/2)*fs;%坐标变换%%生成带有噪声的音频信号并对其进行傅里叶变换fz1=4256;fz2=4627;%两个高频噪音xz=0.01*sin(2*pi*fz1*n*T)+0.015*sin(2*pi*fz2*n*T);%噪声序列x1=x+xz;%带有噪声的音频序列Xf1=fftshift(fft(x1));%%设计IIR低通滤波器wp=2500*2/fs;ws=3000*2/fs;Rp=3;Rs=15;%通带截止频率2
7、500Hz,阻带截止频率3000Hz,通带衰减3dB,阻带衰减15dB[Nm,Wc]=buttord(wp,ws,Rp,Rs);%计算满足指标的最小阶数以及3dB截止频率[b,a]=butter(Nm,Wc);%计算滤波器的分子分母系数%%IIR滤波器相关性能指标分析H=freqz(b,a,f*2*pi/fs);%计算滤波器频率响应mag=abs(H);pha=angle(H);%幅度响应和相位响应mag1=20*log10(mag);%将幅频响应转化为dB的形式%%用IIR滤波器对带有噪声的信号进行滤波x2=filter(b,a,x1);%
8、用IIR进行滤波Xf2=fftshift(fft(x2));%%设计FIR低通滤波器wc=2800*2/fs;%3dB截止频率2800Hzfx=[0wcwc1];m
