数字信号处理期末实验语音信号分析与处理

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语音信号分析与处理2011

数字信号处理实验二：语音信号分析与处理学号姓名注：1）此次实验作为《数字信号处理》课程实验成绩的重要依据，请同学们认真、独立完成，不得抄袭。

2）请在授课教师规定的时间内完成；3）完成作业后，请以word 格式保存，文件名为：学号+姓名4）请通读全文，依据第2及第3 两部分内容，认真填写第4部分所需的实验数据，并给出程序内容。

1. 实验目的(1) 学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法(2) 掌握在windows 环境下语音信号采集的方法(3) 掌握MATLAB 设计FIR 和IIR 滤波器的方法及应用(4) 学会用MATLAB 对语音信号的分析与处理方法2. 实验内容录制一段自己的语音信号，对录制的语音信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，确定语音信号的频带范围；使用MATLAB 产生白噪声信号模拟语音信号在处理过程中的加性噪声并与语音信号进行叠加，画出受污染语音信号的时域波形和频谱图；采用双线性法设计出IIR 滤波器和窗函数法设计出FIR 滤波器，画出滤波器的频响特性图；用自己设计的这两种滤波器分别对受污染的语音信号进行滤波，画出滤波后语音信号的时域波形和频谱图；对滤波前后的语音信号进行时域波形和频谱图的对比，分析信号的变化；回放语音信号，感觉与原始语音的不同。

3. 实验步骤1）语音信号的采集与回放利用windows 下的录音机或其他软件录制一段自己的语音（规定：语音内容为自己的名字，以wav 格式保存，如wql.wav ），时间控制在2秒之内，利用MATLAB 提供的函数wavread 对语音信号进行采样，提供sound 函数对语音信号进行回放。

[y,fs,nbits]=wavread(file),采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率nbits 表示采样位数。

Wavread 的更多用法请使用help 命令自行查询。

2）语音信号的频谱分析利用fft 函数对信号进行频谱分析3）受白噪声干扰的语音信号的产生与频谱分析①白噪声的产生：N1=sqrt （方差值）×randn(语音数据长度，2)（其中2表示2列，是由于双声道的原因）然后根据语音信号的频谱范围让白噪声信号通过一个带通滤波器得到一个带限的白噪声信号N2；带通滤波器的冲激响应为：h B （n ）=))((sin ))((sin 1122απωπωαπωπω---n c n c c c c c其中ωc1为通带滤波器的下截止频率，ωc2为通带滤波器的上截止频率。

数字信号处理中的语音信号分析与处理研究

数字信号处理中的语音信号分析与处理研究数字信号处理（DSP）是现代通信技术中不可或缺的一部分。

语音信号的处理是数字信号处理的一个重要领域。

语音信号通常是指人类语言所产生的声音信号。

通过对语音信号进行处理，可以实现自然语言识别、机器翻译、语音合成和语音压缩等应用。

语音信号分析是DSP中的重要任务之一。

该任务旨在处理原始语音信号，以获取有用的信息，例如声音的基音频率、共振峰和声学特征等。

在语音信号分析中，通常采用数字滤波器、时域分析和傅里叶变换等技术，以实现对语音信号的准确分析。

数字滤波器被广泛应用于语音信号分析中。

数字滤波器是数字信号处理领域中最常用的算法之一。

数字滤波器可以对语音信号进行滤波和放大，以提高信噪比和语音信号的质量。

数字滤波器主要分为有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器两种类型。

FIR滤波器是一种线性滤波器，它的响应只取决于其输入和系数。

IIR滤波器是一种非线性滤波器，它的响应取决于其输入、系数和先前的输出。

在语音信号分析中，通常使用IIR滤波器作为语音信号的滤波器。

时域分析也是语音信号分析的重要技术之一。

时域分析通过计算语音信号在时间上的变化，以检测语音信号中的成分。

时域分析通常涉及到对语音信号的自相关函数和互相关函数的计算。

自相关函数描绘了语音信号在不同时间点的自我相关性，而互相关函数则描绘了不同语音信号之间的相互关系。

傅里叶变换（FFT）也是语音信号分析中广泛使用的技术之一。

傅里叶变换可以将时间域信号转换为频域信号，以识别频率响应和频域特征。

傅里叶变换可以分为快速傅里叶变换（FFT）和离散傅里叶变换（DFT）。

在语音信号分析中，通常使用FFT算法以实现对语音信号的频域分析和识别。

除了语音信号分析外，语音信号处理也是DSP的另一个重要领域。

语音信号处理可以对处理过的语音信号进行操作，以获取所需的结果。

例如，语音信号处理可以实现语音信号的降噪、去除回声和数字听力等应用。

语音信号分析与处理2011

[y,fs,nbits]=wavread(file),采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率nbits 表示采样位数。

Wavread 的更多用法请使用help 命令自行查询。

《信号与系统》课程设计——语音信号的分析和处理

《信号与系统》课程设计——语音信号的分析和处理第一篇：《信号与系统》课程设计——语音信号的分析和处理《信号与系统》课程设计——语音信号的分析和处理【设计题目】基于时频域的分析方法对语音信号进行分析和处理【设计目标】尝试对语音信号进行时频域分析和处理的基本方法【设计工具】MATLAB 【设计原理】通过MATLAB的函数wavread()可以读入一个.wav格式的音频文件，并将该文件保存到指定的数组中。

例如下面的语句（更详细的命令介绍可以自己查阅MATLAB的帮助）中，将.wav读入后存放到矩阵y中。

y = wavread('SpecialEnglish.wav');对于单声道的音频文件，y只有一行，即一个向量；对于双声道的音频文件，y有两行，分别对应了两个声道的向量。

我们这里仅对一个声道的音频进行分析和处理即可。

注意：.wav文件的采样频率为44.1KHz，采样后的量化精度是16位，不过我们不用关心其量化精度，因为在MATLAB读入后，已将其转换成double型的浮点数表示。

在获得了对应音频文件的数组后，我们可以对其进行一些基本的分析和处理。

可以包括：1、对语音信号进行频域分析，找到语音信号的主要频谱成分所在的带宽，验证为何电话可以对语音信号采用8KHz的采样速率。

2、分析男声和女声的差别。

我们知道男声和女声在频域上是有些差别的，一般大家都会认为女声有更多高频的成分，验证这种差别。

同时，提出一种方法，能够对一段音频信号是男声信号、还是女声信号进行自动的判断。

3、语音与乐器音频的差别。

比较语音信号与乐器音频信号的差别，尤其是在频域上的差别。

4、.wav文件的采样速率为44.1KHz，仍然远远高于我们通常说的语音信号需要的频谱宽度，例如在电话对语音信号的采样中，我们仅仅使用8KHz的采样速率。

对读入的音频数据进行不同速率的降采样，使用wavplay()命令播放降采样后的序列，验证是否会对信号的质量产生影响。

数字信号处理实验-音频信号处理

图1 任务一程序流程图1、音频信号采集道，只取第一个声道进行处理,接着使用sound函数以fs频率进行音频回放。

2、音频信号频域分析以采样间隔T划分时域并绘制出signal信号的时域波形；调用fft函数,对signal 进行快速傅里叶变换，用abs函数取傅里叶变换后结果的幅值进行幅频分析，绘制出频谱图。

在绘制频谱图时由于考虑到快速傅里叶变换的对称性，只取序列的前半部分进行观察分析。

3、音频信号分解为了实现音频信号的分解及合成，先对原信号的频谱图进行观察分析，发现原信号的主要能量集中在三个主要频率上，于是考虑用这三频率的正弦信号合成原信号。

为了求得这三个频率，先调用findpeaks函数找到频谱图上的各个局部极大值peak及其对应的位置locs,然后用sort对峰值点进行排序，找到最大的三个值，接着用find 函数找到这三个最大值在locs中的位置，也就知道了对应的频率。

这里有一个问题就是最小的峰值频率并不是在sort排序后的第三位而是在第四位，需要有一个调整；确定了主要谱线后，使用text函数进行峰值标注；4、音频信号合成接着将这三个谱线还原回时域正弦信号，幅度的比例等于对应频率上的幅度比例然后然后叠加，得到合成后的信号，绘制出时域波形，与原信号波形进行比较,接着对两个正弦信号进行fft,绘制出他们的频谱，然后对合成的信号进行fft,做出频谱图和原信号的频谱图进行比较.5、音频信号回放用sound函数进行原信号和合成信号的回放，比较差异。

实验内容二：任意音频信号的时域和频域分析及数字滤波器设计通过对任务具体内容的分析，可以建立出任务二程序框图如下，之后将对编程思想及思路进行介绍：图2任务二程序流程图1、音频信号采样自己录音频并另存为”ding.wav”后,先用audioread函数读取音频信号得到采样序列signal及对应采样频率fs,由于获取的音频信号是双声道，只取第一个声道进行处理。

2、时域采样使用audioread函数得到的采样序列signal及采样频率fs为过采样状态，此时我们对signal再进行等间隔采样，达到减少采样点数和降低采样频率的效果，进而实现合理采样状态signal2、fs2和欠采样状态signal1、fs1;使用sound函数分别对这两种采样状态进行回放。

对语音信号进行分析及处理.

一、设计目的1.进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使自身对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统的掌握和理解；2.增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力；3．培养自我学习的能力和对相关课程的兴趣；二、设计过程1、语音信号的采集采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。

采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。

这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实采样定理又称奈奎斯特定理，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs不小于信号中最高频率fm的2倍时，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。

利用Windows下的录音机，录制了一段发出的声音，内容是“数字信号”，时间在3 s内。

接着在D盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。

[x1,fs,bits]=wavread('E:\数字信号.wav'); %读取语音信号的数据，赋给变量x1，返回频率fs 44100Hz，比特率为16 。

2 、语音信号的频谱分析（1）首先画出语音信号的时域波形；程序段：x=x1(60001:1:120000); %截取原始信号60000个采样点plot(x) %做截取原始信号的时域图形 title('原始语音采样后时域信号'); xlabel('时间轴 n'); ylabel('幅值 A');（2）然后用函数fft 对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性；y1=fft(x,6000); %对信号做N=6000点FFT 变换 figure(2)subplot(2,1,1),plot(k,abs(y1)); title('|X(k)|');ylabel('幅度谱');subplot(2,1,2),plot(k,angle(y1)); title('arg|X(k)|'); ylabel('相位谱');（3）产生高斯白噪声，并且对噪声进行一定的衰减，然后把噪声加到信号中，再次对信号进行频谱特性分析，从而加深对频谱特性的理解；d=randn(1,60000); %产生高斯白噪声 d=d/100; %对噪声进行衰减 x2=x+d; %加入高斯白噪声3、设计数字滤波器(1)IIR 低通滤波器性能指标通带截止频Hz f c 1000=，阻带截止频率Hz f st 1200=，通带最大衰减dB 11=δ，阻带最小衰减dB 1002=δ。

数字信号处理实验内容音频信号分析与处理

数字信号处理实验内容音频信号分析与处理数字信号处理实验内容——音频信号采集、分析及处理一、实验目的1.以音频信号为例，熟悉模拟信号数字处理过程，进一步理解数字信号处理概念。

2.掌握运用Matlab实现对音频信号的时频分析方法；3.初步掌握数字音频信号合成的方法。

4.掌握运用Matlab设计IIR和FIR滤波系统的方法；5.掌握运用Matlab实现对加噪的音频信号进行去噪滤波的方法。

锻炼学生运用所学知识独立分析问题解决问题的能力，培养学生创新能力。

二、实验性质综合分析、设计性实验三、实验任务实验内容一：windows系统中的“ding”音频信号的采集、分析、合成1.音频信号的采集编写Matlab程序，采集windows系统中的“ding”声，得到*.wav音频文件，而后实现音频信号回放。

2.音频信号的频谱分析运用Matlab软件实现对音频信号的时域分析和频域分析，并打印相应的图形，完成在实验报告中。

注意：此音频信号的频谱包含两条主要谱线，在进行频谱分析时，注意频谱的完整性，利用MATLAB实现对两条主要谱线的定位并计算谱线所对应的模拟频率。

3.音频信号的分解和合成运用Matlab软件实现音频信号的分解与合成，将音频信号的频谱中两部分频谱成分进行分解，分别绘制出分解后的两个信号的频谱图；然后将分解后的两个信号再合成为一个新的信号，将合成后的新信号的时域、频域图与原来的信号时域、频域图相比较，绘制出对比效果图。

4.音频信号的回放运用Matlab软件实现音频信号的回放，将合成后的新信号和原音频信号分别进行回放，对比两个信号的声音效果。

5.音频信号分段傅里叶分析（选作）分析对一般音频.wav信号进行一次性傅里叶分析时存在的主要问题，利用分段傅里叶变换对该音频信号重新分析并合成。

对比一次傅里叶分析结果并进行总结。

实验内容二：任意音频信号的时域和频域分析及数字滤波器设计1.音频信号的采集音频信号的采集可以通过Windows自带的录音机也可以用专用的录制软件录制一段音频信号（尽量保证无噪音、干扰小），也可以直接复制一段音频信号（时间为1s），但必须保证音频信号保存为.wav 的文件。

语音信号处理实验报告

语音信号处理实验报告——语音信号分析实验一．实验目的及原理语音信号分析是语音信号处理的前提和基础,只有分析出可表示语音信号本质特征的参数,才有可能利用这些参数进行高效的语音通信、语音合成和语音识别等处理,并且语音合成的音质好坏和语音识别率的高低,都取决于对语音信号分析的准确性和精确性;贯穿语音分析全过程的是“短时分析技术”;因为从整体来看,语音信号的特性及表征其本质特征的参数均是随时间变化的,所以它是一个非平稳态过程,但是在一个短时间范围内一般认为在10~30ms的时间内,其特性基本保持不变,即相对稳定,可将其看做一个准稳态过程,即语音信号具有短时平稳性;所以要将语音信号分帧来分析其特征参数,帧长一般取为10ms~30ms;二．实验过程男声及女声蓝色为时域信号,红色为每一帧的能量,绿色为每一帧的过零率某一帧的自相关函数3.频域分析①一帧信号的倒谱分析和FFT及LPC分析②男声和女声的倒谱分析对应的倒谱系数：,,……对应的LPC预测系数：1,,,,,……原语音波形一帧语音波形一帧语音的倒谱③浊音和清音的倒谱分析④浊音和清音的FFT分析和LPC分析红色为FFT图像,绿色为LPC图像三．实验结果分析1.时域分析实验中采用的是汉明窗,窗的长度对能否由短时能量反应语音信号的变化起着决定性影响;这里窗长合适,En能够反应语音信号幅度变化;同时,从图像可以看出,En可以作为区分浊音和清音的特征参数;短时过零率表示一帧语音中语音信号波形穿过横轴零电平的次数;从图中可以看出,短时能量和过零率可以近似为互补的情况,短时能量大的地方过零率小,短时能量小的地方过零率较大;从浊音和清音的时域分析可以看出,清音过零率高,浊音过零率低;从男声女声的时域信号对比图中可以看出,女音信号在高频率分布得更多,女声信号在高频段的能量分布更多,并且女声有较高的过零率,这是因为语音信号中的高频段有较高的过零率;2.频域分析这里对信号进行快速傅里叶变换FFT,可以发现,当窗口函数不同,傅里叶变换的结果也不相同;根据信号的时宽带宽之积为一常数这一性质,可以知道窗口宽度与主瓣宽度成反比,N越大,主瓣越窄;汉明窗在频谱范围中的分辨率较高,而且旁瓣的衰减大,具有频谱泄露少的有点,所以在实验中采用的是具有较小上下冲的汉明窗;为了使频域信号的频率分辨率较高,所取的DFT及相应的FFT点数应该足够多,但时域信号的长度受到采样率和和短时性的限制,这里可以采用补零的办法,对补零后的序列进行FFT变换;从实验仿真图可以看出浊音的频率分布比清音高;3.倒谱分析通过实验可以发现,倒谱的基音检测与语音加窗的选择也是有关系的;如果窗函数选择矩形窗,在许多情况下倒谱中的基音峰将变得不清晰,窗函数选择汉明窗较为合理,可以发现,加汉明窗的倒谱基音峰较为突出;在典型的浊音清音倒谱对比中,理论上浊音倒谱基音峰应比较突出,而清音不出现这种尖峰,只是在倒谱的低时域部分包含关于声道冲激响应的信息;实验仿真的图形不是很理想;4.线性预测分析从实验中可以发现,LPC谱估计具有一个特点,在信号能量较大的区域即接近谱的峰值处,LPC谱和信号谱很接近；而在信号能量较低的区域即接近谱的谷底处,则相差比较大;在浊音清音对比中,可以发现,对呈现谐波特征的浊音语音谱来说这个特点很明显,就是在谐波成分处LPC谱匹配信号谱的效果要远比谐波之间好得多;在实验中,当P值增加到一定程度,预测平方误差的改善就不很明显了,而且会增加计算量,一般取为8~14,这里P取为10;5.基音周期估计①自互相关函数法②短时平均幅度差法③倒谱分析法共偏移92+32=124个偏移点16000/124=可以发现,上面三种方法计算得到的基音周期基本相同;。

语音信号处理实验报告

语⾳信号处理实验报告语⾳信号处理实验报告⼀、原理 1．端点检测语⾳信号⼀般可分为⽆声段、清⾳段和浊⾳段。

⽆声段是背景噪声段, 平均能量最低，波形变化缓慢，过零率最低; 浊⾳段为声带振动发出对应的语⾳信号段, 平均能量最⾼; 清⾳段是空⽓在⼝腔中的摩擦、冲击或爆破⽽发出的语⾳信号段, 平均能量居于前两者之间，波形上幅度变化剧烈, 过零率最⼤。

端点检测就是⾸先判断有声还是⽆声, 如果有声,则还要判断是清⾳还是浊⾳。

为正确地实现端点检测, ⼀般综合利⽤短时能量和过零率两个特征,采⽤/双门限检测法。

①语⾳信号x(n)进⾏分帧处理，每⼀帧记为Si （n ），n=1，2，…，N ，n 为离散语⾳信号时间序列，N 为帧长，i 表⽰帧数。

②短时能量：③过零率：2.基⾳检测能量有限的语⾳信号}{()s n 的短时⾃相关函数定义为： 10()[()()][()()]N n m R s n m w m s n m w m ττττ--==++++∑ 其中，τ为移位距离，()w m 是偶对称的窗函数。

短时⾃相关函数有以下重要性质：①如果}{()s n 是周期信号，周期是P ，则()R τ也是周期信号，且周期相同，即()()R R P ττ=+。

②当τ=0时，⾃相关函数具有最⼤值；当0,,2,3P P P τ=+++…处周期信号的⾃相关函数达到极⼤值。

③⾃相关函数是偶函数，即()()R R ττ=-。

短时⾃相关函数法基⾳检测的主要原理是利⽤短时⾃相关函数的第⼆条性质，通过⽐较原始信号和它移位后的信号之间的类似性来确定基⾳周期，如果移位距离等于基⾳周期，那么，两个信号具有最⼤类似性。

在实际采⽤短时⾃相关函数法进⾏基⾳检测时，使⽤⼀个窗函数，窗不动，语⾳信号移动，这是经典的短时⾃相关函数法。

3.⾃相关法解线性预测⽅程组⾃相关⽅法a.Levinson-durbin 递推算法()21N i n Ei s n ==∑()()1sgn sgn 1N i i n Zi s n s n ==--∑pj a a k k R E E k Ep j i p i i n p i i i j ...,3,2,1,1||,)1()0(,)1()(12)()1(2)(==≤-=-=∧=-∏ ki 称为反射系数，也称PARCOR 系数b.E(p)是预测残差能量在起始端，为了预测x(0),需要⽤到x(-1),x(-2),……,x(-p).但是这些值均为0，这样预测会带来误差。

数字信号处理期末实验-语音信号分析与处理

数字信号处理期末实验-语⾳信号分析与处理语⾳信号分析与处理摘要⽤MATLAB对语⾳信号进⾏分析与处理，采集语⾳信号后，在MATLAB软件平台进⾏频谱分析;并对所采集的语⾳信号加⼊⼲扰噪声，对加⼊噪声的信号进⾏频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。

数字滤波器是数字信号处理的基础，⽤来对信号进⾏过滤、检测和参数估计等处理。

IIR数字滤波器最⼤的优点是给定⼀组指标时，它的阶数要⽐相同组的FIR滤波器的低的多。

信号处理中和频谱分析最为密切的理论基础是傅⽴叶变换（FT）。

离散傅⽴叶变换（DFT）和数字滤波是数字信号处理的最基本内容。

关键词：MATLAB;语⾳信号；加⼊噪声；滤波器；滤波1. 设计⽬的与要求（1）待处理的语⾳信号是⼀个在20Hz~20kHz频段的低频信号。

（2）要求MATLAB对语⾳信号进⾏分析和处理，采集语⾳信号后，在MATLAB平台进⾏频谱分析；并对所采集的语⾳信号加⼊⼲扰噪声，对加⼊噪声的信号进⾏频谱分析，设计合适的滤波器进⾏滤除噪声，恢复原信号。

2. 设计步骤（1）选择⼀个语⾳信号或者⾃⼰录制⼀段语⾳⽂件作为分析对象；（2）对语⾳信号进⾏采样，并对语⾳信号进⾏FFT频谱分析，画出信号的时域波形图和频谱图；（3）利⽤MATLAB⾃带的随机函数产⽣噪声加⼊到语⾳信号中，对语⾳信号进⾏回放，对其进⾏FFT频谱分析；（4）设计合适滤波器，对带有噪声的语⾳信号进⾏滤波，画出滤波前后的时域波形图和频谱图，⽐较加噪前后的语⾳信号，分析发⽣的变化；（5）对语⾳信号进⾏回放，感觉声⾳变化。

3. 设计原理及内容3.1 理论依据（1）采样频率：采样频率（也称采样速度或者采样率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它⽤赫兹（Hz）来表⽰。

采样频率只能⽤于周期性采样的采样器，对于⾮周期采样的采样器没有规则限制。

通俗的讲，采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声⾳样本，是描述声⾳⽂件的⾳质、⾳调，衡量声卡、声⾳⽂件的质量标准。

数字信号处理语音处理课程设计实验报告

实验报告(1)语音采样和观察clear,clc;[y,fs]=audioread('E:\大学课程\大三上\数字信号处理\201400121184吴蔓.mp3'); %语音信号的采集，把采样值放在y中subplot(3,1,1)plot(y);title('时域波形');sound(y,fs); %语音信号的播放n=length(y) %计算语音信号的长度Y=fft(y) ; %快速傅里叶变换subplot(3,1,2)plot(abs(Y)); %绘出频域波形title('幅频特性');subplot(3,1,3)plot(angle(Y));title('相频特性');plot(angle(Y1)); title('延时后相频特性');0.511.522.533.544.5x 105-0.500.5延时后时域波形0.511.522.533.544.5x 10505001000延时后幅频特性0.511.522.533.544.5x 105-505延时后相频特性我延时了和原信号一样长的点数，可以看出来延时后的信号要后播放一小段时间并且幅频相频差别不大。

（3）混响： clear,clc;[y,fs]=audioread('E:\大学课程\大三上\数字信号处理\201400121184吴蔓.mp3'); %语音信号的采集一，加一撇表示转置。

如右图二，语音信号真的大多数是在3.4khz以内的，由下面三图对比可以发现，实际人的声音只在一段频率范围内，并且主要集中在3400hz以内。

但录制的语音还有一些少许的幅度很低的高频信号达到了100khz，那都是人耳听不见的声音。

也可以看出声音占得频谱很宽，并且是在数字域的pi也就是模拟域的FS以内，audioread函数读取Mp3格式的采样率大约是44100hz。

也可以看出采样时大致满足奈奎斯特定理，fs约等于2fh.（5）多重回声（回声数量有限）：clear,clc;[y,fs]=audioread('E:\大学课程\大三上\数字信号处理\201400121184吴蔓.mp3') ; %语音信号的采集,从命令行窗口的输出可以看出%采样后的信号矩阵是多行一列的，下面n=length(y0)语句计算出来有220032个采样数据，有的数据为0，大多数数据是复数y0= y (:,1);%冒号代表“所有的”，这里指的是把y的所有行的第一列给y0，实际上y0和y 一样的，这句指令用来取单声道信号N=3; %三重回声y1=filter(1,[1,zeros(1,80000/(N+1)),0.5],y');%这里的y'指的是y的转置矩阵，故是一行多列的，y'作为filter函数的输入矩阵%[1,zeros(1,30000),0.5]是分母矩阵，1是分子，就相当于这是个无限长的信号，求其差分方程，y1是输出矩阵，这里filter函数相当于是个IIR滤波器，系统函数%相当于H(Z)=1/（1-0.5Z.^(-30001)）.sound(10*y1,fs); %回放三重回声信号，这里乘以10以加强信号，便于听取，因为如果衰减系数太大则回声难以听见n=length(y0) ;Y0=fft(y0) ;Y=fft(y1) ;figure(1);subplot(2,1,1)plot(y);title('原音时域波形');axis([0 225000 -0.4 0.6]);subplot(2,1,2)plot(y1);title('多重回声时域波形');。

对语音信号进行分析及处理.

采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。

利用Windows下的录音机，录制了一段发出的声音，内容是“数字信号”，时间在3 s内。

[x1,fs,bits]=wavread('E:\数字信号.wav'); %读取语音信号的数据，赋给变量x1，返回频率fs 44100Hz，比特率为16 。

数字信号处理实验报告--含噪语音信号的分析

大连理工大学实验报告学院（系）：专业：班级：姓名：学号：组：___实验时间：实验室：实验台：指导教师签字：成绩：实验五含噪语音信号的分析一、实验目的和要求二、实验原理和内容三、实验结果与分析第一部分：产生含噪的语音信号首先分析原始的语音信号的波形和频谱:[x,fs,bits]=wavread('009.wav');%sound(x,fs,bits);X=fft(x);t1=(0:length(x)-1)*fs/length(x)-fs/2;figure(1);subplot(2,1,1);plot(x);axis([0,400000,-2,2]);title('原始语音信号时域波形');subplot(2,1,2);plot(t1,fftshift(abs(X)));title('原始语音信号的频谱');%添加噪声N=length(x);noise=0.3*randn(size(x));x1=x+noise;X1=fft(x1);t2=(0:length(x1)-1)*fs/length(x1)-fs/2;%sound(x1,fs,bits);figure(2);subplot(2,1,1);plot(x1);title('加噪语音信号时域波形');subplot(2,1,2);plot(t2,fftshift(abs(X1)));title('加噪语音信号的频谱');0.511.522.533.54x 105-2-1012原始语音信号时域波形-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.52 2.5x 104050001000015000原始语音信号的频谱0.511.522.533.54x 105-2-1012加噪语音信号时域波形-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.52 2.5x 104050001000015000加噪语音信号的频谱利用MATLAB 命令生成含噪语音信号：wavwrite(x1,fs,16,'x1.wav'); 将生成的x1.wav 文件作为后续的GUI 图形界面中用于分析的语音信号。

语音信号处理实验报告

一、实验目的1. 理解语音信号处理的基本原理和流程。

2. 掌握语音信号的采集、预处理、特征提取和识别等关键技术。

3. 提高实际操作能力，运用所学知识解决实际问题。

二、实验原理语音信号处理是指对语音信号进行采集、预处理、特征提取、识别和合成等操作，使其能够应用于语音识别、语音合成、语音增强、语音编码等领域。

实验主要包括以下步骤：1. 语音信号的采集：使用麦克风等设备采集语音信号，并将其转换为数字信号。

2. 语音信号的预处理：对采集到的语音信号进行降噪、去噪、归一化等操作，提高信号质量。

3. 语音信号的特征提取：提取语音信号中的关键特征，如频率、幅度、倒谱等，为后续处理提供依据。

4. 语音信号的识别：根据提取的特征，使用语音识别算法对语音信号进行识别。

5. 语音信号的合成：根据识别结果，合成相应的语音信号。

三、实验步骤1. 语音信号的采集使用麦克风采集一段语音信号，并将其保存为.wav文件。

2. 语音信号的预处理使用MATLAB软件对采集到的语音信号进行预处理，包括：（1）降噪：使用谱减法、噪声抑制等算法对语音信号进行降噪。

（2）去噪：去除语音信号中的杂音、干扰等。

（3）归一化：将语音信号的幅度归一化到相同的水平。

3. 语音信号的特征提取使用MATLAB软件对预处理后的语音信号进行特征提取，包括：（1）频率分析：计算语音信号的频谱，提取频率特征。

（2）幅度分析：计算语音信号的幅度，提取幅度特征。

（3）倒谱分析：计算语音信号的倒谱，提取倒谱特征。

4. 语音信号的识别使用MATLAB软件中的语音识别工具箱，对提取的特征进行识别，识别结果如下：（1）将语音信号分为浊音和清音。

（2）识别语音信号的音素和音节。

5. 语音信号的合成根据识别结果，使用MATLAB软件中的语音合成工具箱，合成相应的语音信号。

四、实验结果与分析1. 语音信号的采集采集到的语音信号如图1所示。

图1 语音信号的波形图2. 语音信号的预处理预处理后的语音信号如图2所示。

语音信号处理与分析

语音信号处理与分析语音信号处理与分析是数字信号处理领域的一个重要分支。

它涉及了对语音信号的各种处理技术和分析方法。

语音信号处理与分析的主要目标是提取和控制语音信号中的有用信息，以实现语音识别、语音合成、语音增强、语音编码等一系列语音相关应用。

一、语音信号特点语音信号是人类沟通中最基本的形式之一。

它具有以下几个基本特点：1. 声音频率范围广泛：人类能够听到的声音频率范围约为20Hz到20kHz。

而语音信号一般集中在300Hz到4kHz之间，这个频率范围包含了语音的大部分信息。

2. 时域相关性强：语音信号在时域上呈现出一定的连续性，即相邻时间点的样本值之间存在一定的相关性。

3. 信息量大：语音信号中包含了大量的语义、语法和语音音素信息，涵盖了人类语言交流的各个层面。

二、语音信号处理语音信号处理旨在提取和改善语音信号中的信息，使其更易于分析和理解。

常见的语音信号处理技术包括：1. 语音预处理：对原始语音信号进行降噪、去除回声、均衡化等处理，以增强语音的清晰度和可听性。

2. 特征提取：通过对语音信号进行时频分析，提取出与语音内容相关的特征参数，如短时能量、过零率、共振峰频率等。

3. 语音编码：将语音信号以压缩形式存储或传输，以减少存储空间和传输带宽。

常用的语音编码算法有PCM、ADPCM、MP3等。

4. 语音识别：通过计算机对语音信号进行自动识别，将语音转化为文字。

语音识别广泛应用于语音助手、语音搜索等领域。

5. 语音合成：根据输入的文字信息，生成与人类声音相似的合成语音。

语音合成的应用包括语音助手、有声阅读、机器人交互等。

三、语音信号分析语音信号分析旨在从语音信号中提取有关语音的信息，以揭示语音产生机制和语音特征。

常见的语音信号分析方法包括：1. 短时傅里叶变换(STFT)：将语音信号按时间窗进行分段，对每个时间窗进行傅里叶变换，得到时间频率分布谱。

2. 线性预测编码(LPC)：通过建立线性预测模型，提取出语音信号中的共振峰频率和预测残差。

语音信号处理实验报告

语音信号处理实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020语音信号处理实验报告——语音信号分析实验一．实验目的及原理语音信号分析是语音信号处理的前提和基础，只有分析出可表示语音信号本质特征的参数，才有可能利用这些参数进行高效的语音通信、语音合成和语音识别等处理，并且语音合成的音质好坏和语音识别率的高低，都取决于对语音信号分析的准确性和精确性。

贯穿语音分析全过程的是“短时分析技术”。

因为从整体来看，语音信号的特性及表征其本质特征的参数均是随时间变化的，所以它是一个非平稳态过程，但是在一个短时间范围内（一般认为在10~30ms的时间内），其特性基本保持不变，即相对稳定，可将其看做一个准稳态过程，即语音信号具有短时平稳性。

所以要将语音信号分帧来分析其特征参数，帧长一般取为10ms~30ms。

二．实验过程男声及女声（蓝色为时域信号，红色为每一帧的能量，绿色为每一帧的过零率）某一帧的自相关函数3.频域分析①一帧信号的倒谱分析和FFT及LPC分析②男声和女声的倒谱分析对应的倒谱系数：，，……对应的LPC预测系数：1，，，，，……原语音波形一帧语音波形一帧语音的倒谱③浊音和清音的倒谱分析④浊音和清音的FFT分析和LPC分析（红色为FFT图像，绿色为LPC图像）三．实验结果分析1.时域分析实验中采用的是汉明窗，窗的长度对能否由短时能量反应语音信号的变化起着决定性影响。

这里窗长合适，En能够反应语音信号幅度变化。

同时，从图像可以看出，En可以作为区分浊音和清音的特征参数。

短时过零率表示一帧语音中语音信号波形穿过横轴（零电平）的次数。

从图中可以看出，短时能量和过零率可以近似为互补的情况，短时能量大的地方过零率小，短时能量小的地方过零率较大。

从浊音和清音的时域分析可以看出，清音过零率高，浊音过零率低。

从男声女声的时域信号对比图中可以看出，女音信号在高频率分布得更多，女声信号在高频段的能量分布更多，并且女声有较高的过零率，这是因为语音信号中的高频段有较高的过零率。

语音信号谱分析及去噪处理

实验三：语音信号谱分析及去噪处理1、实验目的（1）通过对实际采集的语音信号进行分析和处理，获得数字信号处理实际应用的认识。

（2）掌握数字信号谱分析的知识。

（3）掌握数字滤波器设计的知识，并通过对语音信号的去噪处理，获得数字滤波器实际应用的知识。

2、实验内容（1）用麦克风自行采集两段语音信号[高频噪声、人声+高频噪声]（.wav格式）。

（2）通过Matlab读入采集信号，观察其采样频率，并绘图采样信号。

（3）通过Matlab对语音信号进行谱分析，分析出噪声的频带。

（4）设计一滤波器，对叠加入噪声的语音信号进行去噪处理。

绘图并发声去噪后的信号。

3、实验步骤（1）利用麦克风采集一段5s以内的语音信号。

利用格式工厂软件对语音信号进行预处理。

通常语音信号为单声道，采样频率为8000Hz，语音信号为.wav格式。

（2）通过Matlab读入语音信号及其采样频率（使用Matlab库函数wavread），在Matlab软件的workspace工作平台上观察读入的语音信号，在Matlab中，对入的语音信号为一维矩阵。

应注意，库函数wavread自动将语音信号幅度归一化[-1,1]区间范围。

使用Matlab库函数plot 绘图语音信号，并使用库函数sound发音语音信号。

（3）分析噪声的频谱。

在这里进行谱分析的目的，是了解噪声信号的频谱特性，为去噪滤波器的技术指标提供依据。

（4）通过Matlab对语音信号进行谱分析。

应注意，对信号进行谱分析，在实验一中已经详细介绍过。

在这里进行谱分析的目的，是了解本段语音信号的频谱特性，为去噪滤波器的技术指标提供依据。

（5）根据语音信号及噪声信号的频谱特性，自行设计一滤波器，对叠加入噪声的语音信号进行去噪处理。

最后绘图并发声去噪后的信号。

应注意，数字滤波器的实际应考虑实际需求，合理制定滤波器的技术指标。

4、实验原理用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，添加一段随机信号，给定相应的滤波器指标，用脉冲响应不变法设计的一个满足指标的巴特沃斯IIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。

语音信号的分析与处理

语音信号的分析与处理在日常生活中，我们常常与语音信号打交道，如电话通讯、语音识别、音乐播放、影片配音等。

语音信号是人类声音的一种电信号表示形式，它的特性是非常复杂的，包括语音的声音频率、幅度大小、声音的拐角特征、信号的频率变化以及背景噪声等多方面因素。

因此，对语音信号正确分析和处理是现代通讯研究、智能语音识别和场景识别等领域的重要问题，也是一个迫切需要解决的问题。

一、语音信号的基本特征语音信号具有很多特征，如频率、能量、音色和韵律等。

频率是语音信号的基本特征之一，它是指语音信号中声音的高低频率。

音频信号的波形形状与频率息息相关。

一般组成语音的基元元音频率范围在250 Hz ~ 1000 Hz之间，辅音频率的范围在100 Hz ~ 4 kHz之间。

能量与音量相关，是指语音信号所含有的总能量。

音色是语音信号的另一个特征，它能够指示语音信号的来源。

最后，韵律则是指语音信号的节奏，其包含语音中音节、词语、句子和语气的信息。

二、语音信号的分析方法语音信号的分析方法可以分为时域分析和频域分析两种方式。

其中，时域分析是一种基于时间的分析，它通过观察信号的实时波形来分析语音信号的特征。

频域分析则是一种基于频率的分析，它通过观察信号的频谱特性来分析语音信号的频率、音量和音色。

1. 时域分析时域分析是一种非常基础的语音信号分析方法。

通常，时域分析方法通过分析语音信号的波形特征来判断语音信号的特点。

它能够检查信号在时间上的变化，比如分析语音信号中频率与振幅的变化。

这种方法主要通过时间和采样频率来确定语音信号的基本特征。

2. 频域分析频域分析则是一种付于注意的语音信号分析方法。

它主要通过傅里叶变换（Fourier transform）或小波变换（Wavelet transform）等频率分析方法来研究信号在不同频段上的特征。

通过频域分析可以获得信号在较高频段上的信息，该信息往往无法通过时域分析方法获得。

频域分析方法可以用于语音信号的分析、信号噪声抑制和语音信号质量改进等方面。

语音信号处理实验报告

语音信号处理实验报告语音信号处理实验报告一、引言语音信号处理是一门研究如何对语音信号进行分析、合成和改善的学科。

在现代通信领域中，语音信号处理起着重要的作用。

本实验旨在探究语音信号处理的基本原理和方法，并通过实验验证其有效性。

二、实验目的1. 了解语音信号处理的基本概念和原理。

2. 学习使用MATLAB软件进行语音信号处理实验。

3. 掌握语音信号的分析、合成和改善方法。

三、实验设备和方法1. 设备：计算机、MATLAB软件。

2. 方法：通过MATLAB软件进行语音信号处理实验。

四、实验过程1. 语音信号的采集在实验开始前，我们首先需要采集一段语音信号作为实验的输入。

通过麦克风将语音信号输入计算机，并保存为.wav格式的文件。

2. 语音信号的预处理在进行语音信号处理之前，我们需要对采集到的语音信号进行预处理。

预处理包括去除噪声、归一化、去除静音等步骤，以提高后续处理的效果。

3. 语音信号的分析语音信号的分析是指对语音信号进行频谱分析、共振峰提取等操作。

通过分析语音信号的频谱特征，可以了解语音信号的频率分布情况，进而对语音信号进行进一步处理。

4. 语音信号的合成语音信号的合成是指根据分析得到的语音信号特征，通过合成算法生成新的语音信号。

合成算法可以基于传统的线性预测编码算法，也可以采用更先进的基于深度学习的合成方法。

5. 语音信号的改善语音信号的改善是指对语音信号进行降噪、增强等处理，以提高语音信号的质量和清晰度。

常用的语音信号改善方法包括时域滤波、频域滤波等。

六、实验结果与分析通过实验，我们得到了经过语音信号处理后的结果。

对于语音信号的分析，我们可以通过频谱图观察到不同频率成分的分布情况，从而了解语音信号的特点。

对于语音信号的合成，我们可以听到合成后的语音信号，并与原始语音信号进行对比。

对于语音信号的改善，我们可以通过降噪效果的评估来判断处理的效果。

七、实验总结通过本次实验，我们深入了解了语音信号处理的基本原理和方法，并通过实验验证了其有效性。

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