MATLAB语音信号采集与处理(DOC)

MATLAB课程设计报告课题：语音信号采集与处理

目录

一、实践目的 (3)

二、实践原理： (3)

三、课题要求： (3)

四、MATLAB仿真 (4)

1、频谱分析： (4)

2、调制与解调： (5)

3、信号变化： (8)

快放： (8)

慢放： (8)

倒放： (8)

回声： (8)

男女变声： (9)

4、信号加噪 (10)

5、用窗函数法设计FIR滤波器 (11)

FIR低通滤波器： (12)

FIR高通滤波器： (13)

FIR带通滤波： (14)

一、实践目的

本次课程设计的课题为《基于MATLAB的语音信号采集与处理》，学会运用MATLAB的信号处理功能，采集语音信号，并对语音信号进行滤波及变换处理，观察其时域和频域特性，加深对信号处理理论的理解，并为今后熟练使用MATLAB进行系统的分析仿真和设计奠定基础。

此次实习课程主要是为了进一步熟悉对matlab软件的使用，以及学会利用matlab对声音信号这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。

二、实践原理：

利用MATLAB对语音信号进行分析和处理，采集语音信号后，利用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。语音信号的“短时谱”对于非平稳信号, 它是非周期的, 频谱随时间连续变化, 因此由傅里叶变换得到的频谱无法获知其在各个时刻的频谱特性。如果利用加窗的方法从语音流中取出其中一个短断, 再进行傅里叶变换, 就可以得到该语音的短时谱。

三、课题要求：

○1利用windows 自带的录音机或者其它录音软件，录制几段语音信号（要有几种不同的声音，要有男声、女声）。

○2对录制的语音信号进行频谱分析，确定该段语音的主要频率范围，由此频率范围判断该段语音信号的特点（低沉or 尖锐）。

○3利用采样定理，对该段语音信号进行采样，观察不同采样频率（过采样、欠采样、临界采样）对信号的影响。

○4对采集到的语音信号进行调制与解调，观测调制与解调前后信号的变化。

○5实现语音信号的快放、慢放、倒放、回声、男女变声。

○6对语音信号加噪，然后进行滤波，分析不同的滤波方式对信号的影响。

○7利用MATLAB GUI 制作语音信号采集与分析演示系统。

四、MATLAB仿真

1、频谱分析：

用WINDOWS下的录音机，用单声道录制一段音乐或声音，时间在5S内。然后MATLAB 软件平台下，利用函数WAVREAD对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。对语音信号进行快速傅立叶变换，在一个窗口同时画出信号的时域波形图和频谱图，分析语音信号的频谱特点

程序：

fs =22050;

Nbits =16;

[x,fs,Nbits] =wavread('D:\matlab\22hexian.wav') ; %读声音文件

n=length(x);

t=0:1/fs:(length(x)-1)/fs; %求出语音信号的长度

y1=fft(x,n) ; %傅里叶变换

y2=fftshift(y1); %对频谱图进行平移

f=0:fs/n:fs*(n-1)/n; %得出频点

subplot(2,1,1);

plot(t/2,x) %做原始语音信号的时域图形

title('原始信号时域波形图');

subplot(2,1,2);

plot(f,abs(y2));

title('原始信号频谱图')

仿真波形：

○1门铃：

○2和弦：

○3男女声：

2、调制与解调：

首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。在Matlab 中可以利用函数fft 对信号行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。

程序：

clear;

dt=1/44100;

fs=44100;

[f1,fs,nbits]=wavread('D:\1huan.wav');

figure(1);

subplot(1,1,1);

N=length(f1);

t=0:1/fs:(N-1)/fs;

plot(t,f1);

title('信息信号的时域波形');

fy1=fft(f1);

w1=0:fs/(N-1):fs;

figure(2);

subplot(1,1,1);

plot(w1,abs(fy1));

title('信息信号的频谱');

f2=cos(22000*pi*t);

figure(3);

subplot(1,1,1);

fy2 = fft(f2);

N2=length(f2);

w2=fs/N*[0:N-1];

plot(w2,abs(abs(fy2)));

title('载波信号的频谱');

f1=f1(:,1);

f3=f1'.*f2;

figure(4);

subplot(1,1,1);

fy3 = fft(f3);

plot(w1,abs(abs(fy3)));

title('已调信号的频谱');

sound(f3,fs,nbits);

f4=f3.*f2;

figure(5);

subplot(1,1,1);

fy4=fft(f4);

plot(w1,abs(abs(fy4)));

title('解调信号的频谱');

sound(f4,fs,nbits);

fp1=0;

fs1=5000;

As1=100;

wp1=2*pi*fp1/fs;

ws1=2*pi*fs1/fs;

BF1=ws1-wp1;

wc1=(wp1+ws1)/2;

M1=ceil((As1-7.95)/(2.286*BF1))+1; N1=M1+1;

beta1=0.1102*(As1-8.7);

Window=(kaiser(N1,beta1));

b1=fir1(M1,wc1/pi,Window);

figure(6);

subplot(1,1,1);