对录制语音信号的采样和滤波处理

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期中作业

学号:XXXXXXX

姓名:XX.

题目:对录制语音信号的采样和滤波处理. 时间:XX年XX月.

一、课题准备

1.安装所需的软件主要包括MATLAB,语音录制软件(我选择的是WaveCN

2.0.0.5正

式版).安装好后录制一段效果不是很好的语音录制的语音格式选择wav格式.(便于在MATLAB中可以用一个常用的wavread（）函数将语音信号数字化。

2.查阅相关MATLAB的资料,搜集并记录所需滤波器的算法的调用方法.(在这次课题

中我采用的是巴特沃斯滤波器.)

二、课题目的

1．通过课余的自我的学习MATLAB的使用，加深对书本理论知识的理解，提升自身的实际应用能力；

2．巩固所学的数字信号处理理论知识，让自己对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统性的掌握和理解；

3．培养自我学习的能力和对相关课程的兴趣；

三、课题内容

录制一段个人自己的语音信号，并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；在根据自己给定滤波器的性能指标，采用双线性变换设计滤波器；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。

四、具体实现

1．语音信号的采集

利用WaveCN录音机，录制一段自己的话音，时间在10 s内。然后在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。通过wavread函数的使用，我们很快理解了采样频率、采样位数等概念。

2．语音信号的频谱分析

首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。

3．语音的滤波

利用巴特沃斯低通滤波器滤去带外的噪声。

4.语音处理前后的对比。

五、实验程序部分以及图形部分%画原始信号的时域波形图。>> fs=22050;

>> x1=wavread('test');

>> sound(x1,22050);

>> y1=fft(x1,1024);

>> f=fs*(0:511)/1024;

>> figure(1);

>> plot(x1);

>> title('原始语音信号');

>> xlabel('time');

>> ylabel('幅值 n');

>> axis([4*10^4,10^5,-2,2]); 图像如下：

%画原语音信号的频谱图。>> figure(2);

>> subplot(2,1,1);

>> plot(abs(y1(1:512))); >> title('原始信号FFT频谱'); >> subplot(2,1,2);

>> plot(f,abs(y1(1:512))); >> title('原始信号频谱'); >> xlabel('Hz');

>> ylabel('幅值');

图像如下：

%画巴特沃斯图

>> fs=22050;x1=wavread('test.wav');

>> t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;

>> wp=0.25*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;Rs=15;

>> Fs=22050;Ts=1/Fs;

>> wp1=2/Ts*tan(wp/2); %将模拟指标转换成数字指标

>> ws1=2/Ts*tan(ws/2);

>> [N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,'s'); %选择滤波器的最小阶数

>> [Z,P,K]=buttap(N); %创建butterworth模拟滤波器

>> [Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K);[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn);

>> [bz,az]=bilinear(b,a,Fs); %用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换>> [H,W]=freqz(bz,az); %绘制频率响应曲线

>> figure(1);plot(W*Fs/(2*pi),abs(H));grid

>> xlabel('频率／Hz');ylabel('频率响应幅度');title('Butterworth')

图像如下：

%画滤波前的时域波形

>> f1=filter(bz,az,x1);

>> figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,x1); %画出滤波前的时域图>> title('滤波前的时域波形');

%画滤波后的时域波形

>>subplot(2,1,2);plot(t,f1); %画出滤波后的时域图

>> title('滤波后的时域波形');

图像如下：

%画滤波前的频谱

>>F0=fft(f1,1024);f=fs*(0:511)/1024;

>> figure(3)

>> y2=fft(x1,1024);

>> subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512))); %画出滤波前的频谱图>> title('滤波前的频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅值');

%画滤波后的频谱

>>subplot(2,1,2);F1=plot(f,abs(F0(1:512))); %画出滤波后的频谱图 >> title('滤波后的频谱');xlabel('Hz');ylabel('幅值');

图像如下：