試驗二 語音信號分析與處理學號 姓名注：1〕此次試驗作為《數字信號處理》課程試驗成績的重要依據，請同學們認真、獨立完成，不得抄襲。請在授課教師規定的時間內完成；完成作業后，請以保存，文件名為：學號+姓名請通讀全文，依據第23兩局部內容，認真填寫第4局部所需的試驗數據，并給出程序內容。試驗目的學會MATLAB的使用，把握MATLAB的程序設計方法把握在windows環境下語音信號采集的方法MATLABFIRIIR濾波器的方法及應用學會用MATLAB對語音信號的分析與處理方法試驗內容錄制一段自己的語音信號，對錄制的語音信號進展采樣，畫出采樣后語音信號的時域MATLAB產生白噪聲信號模擬語音信號在處理過程中的加性噪聲并與語音信號進展疊加，畫出受污染語音信號的時域波形和頻譜圖；承受FIR濾波器，畫出濾波器的頻響特性圖；用自己設計的這兩種濾波器分別對受污染的語音信號進展濾波，畫出濾波后語音信號的時域波形和頻譜圖；對濾波前后的語音信號進展時域波形和頻譜圖的比照，分析信號的變化；回放語音信號，感覺與原始語音的不同。試驗步驟語音信號的采集與回放〔規定：語音內容為自己的wavwql.wav2MATLABsound[y,fs,nbits]=wavread(file),nbitsWavreadhelp語音信號的頻譜分析利用fft函數對信號進展頻譜分析據語音信號的頻帶狀況，設計FIR和IIR兩種濾波器用濾波器對受污染語音信號進展濾波，IIRfilter6〕比較濾波前后信號的波形與頻譜7〕回放濾波后的語音信號試驗數據及試驗程序試驗數據1〕原始語音信號的時域波形和頻譜圖聲音波形圖0.250.20.150.10.050-0.05-0.1-0.15-0.20 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x104聲音頻譜圖60050040030020010000 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x104帶限白噪聲信號的時域波形和幅頻特性1.510.50-0.5

窄帶噪聲波形圖

1.510.50-0.5

窄帶噪聲頻譜圖-10 0.5 1 1.5 2受污染語音信號的時域波形和頻譜圖

-10 0.5 1 1.5 20.250.20.150.10.050-0.05-0.1-0.15

混合信號波形圖

600500400300200100

混合信號頻譜圖-0.20 2 4 6x104濾波器的頻響特性圖FIR濾波器的頻響特性圖

00 2 4 6x104M

1000-100-200-3000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 NormalizedFrequency(rad/sample)

0.9 1e(eaP

0-2023-4000-6000-80000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 NormalizedFrequency(rad/sample)

0.9 10.7 1.40.60.50.40.30.20.10-0.1-0.2-0.30 2

6x104

1.210.80.60.40.200 2

6x104IIR濾波器的頻響特性圖低通濾波器幅度譜圖500-50-100-150-200-250-3000 100 200 300 400 500 600濾波后語音信號的時域波形和頻譜圖60050040030020010000 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x104恢復信號波形圖0.15

恢復信號頻譜圖0.10.050-0.05

500400300200100-0.10 2

6x104

00 2

6x104濾波前后的語音信號時域波形比照圖和頻譜比照圖0.250.20.150.10.050-0.05-0.1-0.15

信號波形圖

0.150.10.050-0.05

恢復信號波形圖-0.20 2

6x104

-0.10 2

6x104信號頻譜圖恢復信號頻譜圖60060050050040040030030020020010010000 2 試驗程序：clc;clear;close

6x104

00 2

6x104%[x,fs,bits]=wavread(”錄音的名字”);錄音的名字.wav”);錄音的名字”);sound(x,fs,bits);plot(x);title(”聲音波形圖”)figure(2)%y=fft(x,4096);y=fft(x);plot(abs(y));title(”聲音頻譜圖”)fh=0.9;fl=0.25;n=1;length(x);y1=fh*sinc(fh*(n-5000))-fl*sinc(fl*(n-5000));figure(5)subplot(1,2,1);plot(y1);title(”窄帶噪聲波形圖”)y2=fft(y1);窄帶噪聲頻譜圖”)y3=y1+x;figure(6)subplot(1,2,1);plot(y1+x);title(”混合信號波形圖”)y4=fft(y3);subplot(1,2,2);plot(abs(y4));title(”混合信號頻譜圖”)wp=0.5;ws=0.55;detaw=ws-wp;n=ceil(8*pi/detaw);wc=(wp+ws)/2;b1=fir1(n-1,wc/pi,hanning(n));freqz(b1,1,41856)f1=fftfilt(b1,y3);plot(f1)f2=fft(f1);plot(abs(f2))f11=filter(bz,az,y3);figure(8)恢復信號波形圖”)f22=fft(f11);恢復信號頻譜圖”)sound(f11,fs,bits);figure(9)subplot(1,2,1);plot(x);title(”信號波形圖”)恢復信號波形圖”)figure(10)subplot(1,2,1);plot(abs(y));title(”信號頻譜圖”)subplot(1,2,2);plot(abs(f22));title(”恢復信號頻譜圖”)FIR濾波器子程序fh=0.9;f1=0.25;n=1:length(x);h=fh*sinc(fh*(n-5000))-f1*sinc(f1*(n-5000));figure(4)subplot(1,2,1);plot(h);p=fft(h);subplot(1,2,2);plot(abs(p));IR濾波器子程序fs=44100;rp=3;rs=20;wp1=0.5;wss1=0.55;op1=2*fs*tan(wp1/2);os1=2*fs*tan(wss1/2);[N,wc]=buttord(op1,os1,rp,rs,”s”)[z,p,k]=b