语音信号处理matlab仿真

语音信号处理的matlab设计仿真实验

彭杰12350049 12自动化

一、目的

通过利用matlab设计仿真实验，理解如下知识点：

信号的采样及混迭

信号的频谱分析

信号的幅度调制解调的方法

理想滤波器的时频域特性

数字滤波器的设计

二、内容

①录制一段个人自己的语音信号。

②采用合适的频率，对录制的信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。

③给原始语音信号加噪声，画出加噪声后的语音信号和频谱图。

④设计一个频域的理想带通信道。

⑤对这个语音信号进行幅度调制，画出调制后的语音信号和频谱图。

⑥利用理想带通信道对信号进行传输。

⑦对接受到的信号进行解调，画出解调后的语音信号和频谱图。

⑧设计性能良好的滤波器对信号进行滤波。

⑨对语音进行回放，并与滤波后的语音信号进行对比。

三、实验设计与仿真结果

程序汇总如下：

1、原始语音信号的采集、读取与采样

利用MATLAB中的“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。wavread 函数几种调用格式如下：

①y=wavread（file）

功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。

②[y,fs,nbits]=wavread(file)

功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。

③y=wavread（file，N）

功能说明：读取钱N点的采样值放在向量y中。

④y=wavread（file，[N1,N2]）

功能说明：读取从N1到N2点的采样值放在向量y中。

首先用手机录制一段音频信号（手机音频格式一般为.mp3）。然后用软件将音频

信号转换为matlab接受的格式.wav。本人录制的语音信号wav文件命名为：“nihao.wav“，内容为普通话”你好你好你好你好“，时长3s。程序如下：

2、原始语音信号的时域和频谱分析

时域和频谱分析的程序如下：

原始语音信号的时域和频谱波形如下：

3、原始信号加噪

用matlab的randn随机函数产生噪声。Randn函数有两种基本调用格式：randn(n)和randn(m,n)，前者产生n*n服从高斯分布的随机数矩阵，后者产生m*n的随机数矩阵。

原始信号加噪的程序如下：

噪声信号的时域和频谱波形如下：

4、幅度调制

Matlab的modulate可用于语音信号的幅度调制，调用方式如下：

y=modulate(x,Fc,Fs,’method’)

[y,t]=modulate(x,Fc,Fs)

其中，x为被调信号，Fc为载波频率，Fs为信号x的采样频率，method为所采用的调制方式，若采用幅度调制、双边带调制、抑制载波调制，则'method'为'am’或'amdsd-sc'。其执行算法为：y=x*cos(2*pi*Fc*t)。

幅度调制的程序如下：

5、设计理想带通信道并对信号进行传输

我们假设理想带通信道的带通范围为：1000~3000Hz。调用matlab的fdatool工具箱，利用fdatool设计一个FIR带通滤波器，基本步骤如下：

①在matlab命令窗口下输入“fdatool”命令，“回车”调出滤波器设计界

面；

②在Responc Type中选择低通滤波器Bandpass;

③在Design Method中选择FIR，同时在滤波器设计方法下拉框中选择

波纹Window设计方法；

④Filter Order中选择Specify Order为95;

⑤Options中Window选择Hamming；

⑥在Frequency Specification中指定采样频率Fs为44100Hz，通带下限

截止频率Fc1为1000Hz，通带上限截止频率Fc2为3000Hz。

⑦单击”Design Filter”即可完成滤波器设计。

⑧最后，使用菜单【Filc/Export】可导出或保存滤波器系数Num。

参数设置界面如下：

对语音信号进行理想带通信道传输的程序如下：

理想带通信道传输后的语音信号时域和频谱波形如下：

6、信号解调

Matlab的demod可用于语音信号的幅度调制，调用方式如下：

y=demod(x,Fc,Fs,’method‘)

其中，x为被调信号，Fc为载波频率，Fs为信号x的采样频率，method为所采用的调制方式，若采用幅度调制、双边带调制、抑制载波调制，则'method'为'am’或'amdsd-sc'。

解调的程序如下：

解调后的语音信号时域和频谱波形如下：

7、对信号滤波

调用matlab的fdatool工具箱，利用fdatool设计一个FIR低通滤波器，基本步骤如下：

①在matlab命令窗口下输入“fdatool”命令，“回车”调出滤波器设计界面；

②在Responc Type中选择低通滤波器（Lowpass）;

③在Design Method中选择FIR，同时在滤波器设计方法下拉框中选择波纹（Equiripplc）设计方法；

④Filter Order中选择最小滤波器阶次（Minimum Order）;

⑥Options中Desity Factor默认值为20；

⑦在Frequency Specification中指定采样频率Fs为44100Hz，带通频率Fpass为1000Hz，带阻频率Fstop为1200Hz;