【正文】 音信號(hào)處理與分析專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 一、實(shí)驗(yàn)類型 綜合研究性實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握采樣定理及FFT譜分析的基本原理及其利用Matlab的實(shí)現(xiàn)方法；2. 掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和方法；3. 學(xué)習(xí)用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音數(shù)字濾波系統(tǒng)。五、傅里葉變換計(jì)算離散傅里葉變換的一種快速算法,簡(jiǎn)稱FFT。（1）y=wavread（file）功能說(shuō)明：讀取file所規(guī)定的wav文件，返回采樣值放在向量y中。 subplot(2,2,2)。double39。 plot(y)。語(yǔ)音信號(hào)添加噪聲及其頻譜分析的主要程序如下：%=========================加白噪聲=======================[y,fs,nbits]=wavread (39。)。（2）將數(shù)字低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)。MATLAB信號(hào)處理工具箱函數(shù)cheblap,cheblord和cheeby1是切比雪夫I型濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)。 %求S域的頻率響應(yīng)的參數(shù) [num11,den11]=bilinear(b11,a11,)。ws1=tan(pi*Fs1/Ft)。axis([0 4000 0 ])。)。圖5 IIR 高通濾波器%======================FIR窗函數(shù)低通濾波器===================Ft=8000。wp1=tan(pi*Fp1/Ft)。%雙線性變換實(shí)現(xiàn)S域到Z域的轉(zhuǎn)換[h,w]=freqz(num22,den22)。grid on。 %隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲s=y+noise。)。)。g39。)。 %求濾波后的信號(hào)subplot(2,2,1)。 title(39。 %FIR低通濾波 sound(z21)。subplot(2,2,3)。 %語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲 S=fft(s)。濾波后信號(hào)的頻譜39。 %求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度noise=*randn(n,2)。)。在MATLAB中GUI是一中包含多種對(duì)象的圖形窗口，并為GUI開發(fā)提供一個(gè)方便高效的集成開發(fā)環(huán)境GUIDE。??? Error while evaluating uicontrol Callback.（2）開始分析信號(hào)圖19 GUI信號(hào)分析顯示八、結(jié)果分析本設(shè)計(jì)圓滿的完成了對(duì)加噪聲語(yǔ)音信號(hào)的讀取與打開，與課題的要求十分相符；也較好的完成了對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)和加噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析，通過fft變換，得出了語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖；在濾波這一部分，課題主要是從巴特沃斯濾波器入手來(lái)設(shè)計(jì)濾波器等入手，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的濾波效果；完成了界面的設(shè)計(jì)，但也存在許多的不足，只是很勉強(qiáng)的達(dá)到了打開語(yǔ)音文件、顯示已定濾波前后的波形圖，界面沒有用到其它的一些控件，如列表框、下拉菜單等等，GUI的界面設(shè)計(jì)功能沒能得到充分的發(fā)揮。設(shè)計(jì)出了一個(gè)簡(jiǎn)易的用戶應(yīng)用界面，可以讓人實(shí)現(xiàn)界面操作，更加方便的進(jìn)行語(yǔ)音的頻譜分析與加噪濾波處理。amp。signal=wavread(file)。global signal。 %求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度Noise=*randn(N,2)。global b21。Fp2=3000。)。b23=fir1(n23,wn23,39。[n11,wn11]=buttord(wp,ws,1,50,39。global b12。[n12,wn12]=buttord(wp,ws,1,50,39。global num13。title(39。)。title(39。m22=fft(z22)。global den11。濾波后信號(hào)的頻譜39。plot(abs(m13),39。title(39。), get(0,39。white39。)。defaultUicontrolBackgroundColor39。function Untitled_8_Callback(hObject, eventdata, handles)function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)function edit1_CreateF(hObject, eventdata, handles)if ispc amp。 z12=filter(num12,den12,Si)。title(39。plot(abs(m11),39。function pushbutton15_Callback(hObject, eventdata, handles)axes()cla。global b22。 z23=fftfilt(b23,Si)。m21=fft(z21)。 %利用雙線性變換實(shí)現(xiàn)S域到Z域轉(zhuǎn)換[h,w]=freqz(num13,den13)。IIR帶通濾波器39。w=wp1*wp2/ws2。legend(39。global num11。Ft=11000。s39。function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)axes()cla。 title(39。function pushbutton10_Callback(hObject, eventdata, handles)axes()cla。ws=f2。[filename,pathname]=uigetfile(H,39。, [] , ... 39。其實(shí)，這正是干擾所造成的。圖17 GUI布局（1）選擇要分析的信號(hào) 圖18 GUI分析信號(hào)選擇沒有選擇信號(hào)回報(bào)如下錯(cuò)誤??? Data must have one or two columns.Error in == sound at 41playsnd(y,fs,bits)。其調(diào)用格式：sound(y,Fs)，sound(y)和sound(y,Fs,bits)。r39。圖13 窗函數(shù)法FIR帶通濾波%**************************FIR高通濾波器*************************[y,fs,nbits]=wavread (39。plot(abs(m22),39。)。)。 %求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度noise=*randn(n,2)。濾波后信號(hào)的頻譜39。 %語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲S=fft(s)。subplot(2,2,3)。 %IIR帶通濾波 sound(z12)。grid。grid。luyin139。high39。s39。Fp1=1200。)。 %fp=3500Hz，fs=4000Hz，As=100dB，Ap=1dB；wp=1。 %求S域的頻率響應(yīng)參數(shù)[num2,den2]=lp2bp(b12,a12,sqrt(wp1*wp2),bw)。Fs2=3200。)。hn=fir1(M，wc，window)，可以指定窗函數(shù)向量window。（6）采用雙線性變換法將相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成所需類型的數(shù)字濾波器。 %傅里葉變換subplot(2,1,2)。也可直接用randn函數(shù)產(chǎn)生高斯分布序列。wavplay(y,fs)。%文字提示 %暫停命令fprintf(39。 plot(y)?？梢钥吹?文件存儲(chǔ)器的后綴默認(rèn)為. wav ,這是WINDOWS 操作系統(tǒng)規(guī)定的聲音文件存的標(biāo)準(zhǔn)。要得到幅頻、相頻響應(yīng)特性，運(yùn)算量也是很大的。IIR數(shù)字濾波器具有無(wú)限寬的沖激響應(yīng)，與模擬濾波器相匹配，所以IIR濾波器的設(shè)計(jì)可以采取在模擬濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步變換的方法。繼續(xù)上面的例子，N=1024時(shí)，總的運(yùn)算次數(shù)就變成了525312次，節(jié)省了大約50%的運(yùn)算量。其程序如下：%========方法1:用Matlab直接讀取已經(jīng)錄好的音頻文件===========[y,fs,nbits]=wavread(39。%====方法2：可以用Matlab直接用函數(shù)進(jìn)行錄制，然后再進(jìn)行分析=======fs=8000。%文字提示wavwrite(y,fs,39。 plot(abs(Y))。 %語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲 sound(Si)。對(duì)于線性相位濾波器，經(jīng)常采用FIR濾波器。如下：（1）根據(jù)對(duì)阻帶衰減及過渡帶的指標(biāo)要求，選擇串窗數(shù)類型（矩形窗、三角窗、漢寧窗、哈明窗、凱塞窗等），并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N。 %通帶邊界頻率Fs=1200。)。ws=(wp1*wp2w.^2)/(bw*w)。用巴特沃斯butter設(shè)計(jì)39。 %將S域低通參數(shù)轉(zhuǎn)為高通的[num13,den13]=bilinear(num,den,)。%kaiserord估計(jì)采用凱塞窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器的參數(shù)b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta))。bw=wp2wp1。用巴特沃斯butter設(shè)計(jì)39。圖8 FIR高通濾波器 用濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波用自己設(shè)計(jì)的各濾波器分別對(duì)加噪的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。 %求濾波后的信號(hào)subplot(2,2,1)。subplot(2,2,3)。luyin139。subplot(2,2,2)。)。濾波前信號(hào)的頻譜39。title(39。)。subplot(2,2,4)。plot(abs(S),39。濾波前信號(hào)的波形39。m23=fft(z23)。)。M文件包括GUI設(shè)計(jì)、控件函數(shù)以及定義為子函數(shù)的用戶控件回調(diào)函數(shù)，主要用于控制GUI展開時(shí)的各種特征。這一過程的實(shí)現(xiàn)，用到了處理數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)有力工具M(jìn)ATLAB。gui_Singleton39。guidata(hObject, handles)。))。 title(39。plot(Si)。 %通帶波動(dòng)1%，阻帶波動(dòng)5%[n21,wn21,beta,ftype