1、數字信號處理實驗二學 院 ：電子與信息學院專業班級：通信工程4班學 號：201130301443姓 名：李騰輝實驗名稱：實驗二 實驗日期：2013.11.21第二次實驗一.實驗目的*理解采樣率和量化級數對語音信號的影響*設計濾波器解決實際問題二.實驗內容語音及音樂信號的采樣、濾波音樂信號處理三.實驗細節 語音及音樂信號的采樣、濾波1題目要求實驗要求：利用電腦的聲卡錄一段語音信號及音樂信號，觀察使用不同采樣率及量化級數所得到的信號的聽覺效果，從而確定對不同信號的最佳的采樣率；分析音樂信號的采樣率為什么要比語音的采樣率高才能得到較好的聽覺效果。注意觀察信號中的噪聲（特別是50hz交流電信號對錄音的

2、干擾），設計一個濾波器去除該噪聲。2解答過程我分別使用了8k,16k,32k三種采樣率錄制了三段語音信號，量化級數均采用16位，通過反復的回放對比，發現雖然高于8k的采樣率的聲音更加飽滿，音質更佳，但是對于語音信號來說，8k采樣率用于通話交流系統已經足夠了，采樣率的提高對于音質的提升不大，反而需要更大的信道帶寬，得不償失。同樣的，我又分別錄制了8k，16k以及32k三種采樣率的音樂信號，通過反復對比，可以明顯感覺到8k采樣率的音樂明顯少了許多頻率成分，失真嚴重，高音部分基本聽不到了，總之對于音樂信號，8k采樣率太低，不適合音樂的欣賞，16k采樣率較8k來說頻率成分豐富了很多，音樂更加優美動聽，

3、32k采樣率在此基礎上音質有所提升，但個人感覺提升不是很大。我又對比了16k音樂信號的三種不同量化電平(8bit,16bit,32bit)的效果，顯然地8bit對應只有256個量化電平，音樂聽起來相當粗糙，明顯不合適，16bit已經達到了65536個量化電平，是當前音樂主流的量化數，32bit占用了大量了存儲空間，音質提升也不大。綜上分析，對于語音信號，采用8kHz的采樣率，8位量化電平數已經足以進行語音交流；而對于音樂信號，最好能達到16kHz以上的采樣率，16位的量化電平足以。附錄制的語音音樂信號圖下面是我針對voice_8k.wav這個語音信號，對其50Hz噪聲進行消除的程序。我首先分析

4、了這個信號的時域和頻域的譜圖，如下圖所示。這段語音信號的內容是“我愛祖國天安門”，從時域圖來看，這段信號大約長4秒，全程即使在沒有語音的部分也可以看出有小的上下波動，這即是50Hz噪聲信號加進去產生的。再看它的頻譜圖，我用了40960點的DFT變換，由于實信號的對稱性，我截取了前20480點作出上圖，可以明顯看到，在50Hz處有一個明顯的沖激，這就是噪聲信號，下面我將設計一個50Hz的陷波器來消除這個濾除這個噪聲。陷波器的傳輸函數為其中f為陷波器要濾除信號的頻率，a為與陷波器深度相關的參數，a越大，深度越深。由此設計一個f=50的陷波器如下經過此陷波器后的語音信號如下所示：可以看出時域圖中原來

5、的雜波干擾減少了。可以看出，原始信號中50Hz附近的沖激被抑制掉了。通過對比濾波前后的語音信號可以發現，濾波后的聲音清晰了些。總圖對比：=下面貼出程序的代碼：f0=50; %50Hz陷波器fs=8000; %采樣率8000HzTs=1/fs;NLen=40960; % NLen點DFT變換apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts);beta=0.96;b=1 apha 1;a=1 apha*beta beta2;figure(1);freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性顯示x=wavread(voice2_8k_noise.wav);%原信號y=filter(b,a,x);%陷

6、波器濾波處理 n=1:length(x);m=1:NLen; xfft=fft(x,NLen); %對信號進行頻域變換xfft=xfft.*conj(xfft)/NLen;y1=fft(y,NLen);y2=y1.*conj(y1)/NLen;figure(2);%濾除前后的信號對比。subplot(2,2,1);plot(n,x);grid;xlabel(Time (s);ylabel(Amplitude);title(Input signal);subplot(2,2,3);plot(n,y);grid;xlabel(Time (s);ylabel(Amplitude);title(Fil

7、ter output);subplot(2,2,2);plot(m*fs/NLen,xfft);axis(0 4000 0 0.15);grid;xlabel(Frequency (Hz);ylabel(Magnitude (dB);title(Input signal);subplot(2,2,4);plot(m*fs/NLen,y2);axis(0 4000 0 0.15);grid;xlabel(Frequency (Hz);ylabel(Magnitude (dB);title(Filter output);音樂信號處理1題目要求*設計函數實現一段語音或音樂的回聲產生*設計均衡器，使得

8、得不同頻率的混合音頻信號，通過一個均衡器后，增強或削減某些頻率區域，以便修正低頻和高頻信號之間的關系2.1解答過程回音可以由簡單的延時單元產生。直達聲和在R抽樣周期后出現的一種單個回音，可以用梳狀濾波器產生，微分方程為：yn=xn+xn-R |30s=get(handles.s1,Value); 從滾動條1獲得一個0-1之間的值，但只能縮小該頻段聲音信號 a=find(f=30 & f100 對100-200Hz信號的處理 s=get(handles.s3,Value); a=find(f=100 & f200 對200-500Hz信號的處理 s=get(handles.s4,Value); a=find(f=200& f=500); b=(s*2)n; Pyy(a)=Pyy(a)*b;P(a)=(P(a).*b).*b;end四.實驗感想通過此次試驗，我理解了采樣率和量化級數對語音和音樂信號的影響，學會