【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 vread(39。C:\代碼\39。)。 采樣頻率：Fs=44100Hz bits=16 采樣點(diǎn)數(shù)：N=1329408 對(duì)原始語音信號(hào)進(jìn)行采集并播放： [x1,Fs,bits]=wavread(39。F:\yuyin\39。)。 sound(x1,Fs,bits)。 信號(hào)頻譜分析是將信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律，稱為頻譜分析。頻譜分析主要分析信號(hào)是由哪些頻率的正弦信號(hào)疊加得到的，以及這些正弦信號(hào)的振幅。信號(hào)頻譜分析是將信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律，稱為頻譜分析。頻譜分析主要分析信號(hào)是由哪些頻率的正弦信號(hào)疊加得到的，以及這些正弦信號(hào)的振幅。首先畫出語音信號(hào)的時(shí)域波形，然后用函數(shù)FFT對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性。然后通過sound函數(shù)回放原語音信號(hào)，我們聽到一段優(yōu)美的英文歌。其程序如下clearclc[x1,Fs,bits]=wavread(39。C:\代碼\39。)。size(x1) %求y的行數(shù)和列數(shù)y1=x1(:,1)。 %對(duì)信號(hào)進(jìn)行分列處理(單聲道處理)，前面表示所有行,后面表示取單列n1=length(y1)。 %取y的長(zhǎng)度，也就是總采樣點(diǎn)數(shù)t=1/Fs。 %采樣間隔ts=t*1000 %化成mst1=(0:n11)*ts。 %設(shè)置波形圖橫坐標(biāo)為時(shí)間figure(1)。 %創(chuàng)建繪圖窗口plot(t1,y1)。 %畫出音樂信號(hào)時(shí)域波形圖xlabel(39。時(shí)間（ms）39。)。 %橫坐標(biāo)命名ylabel(39?；?到1之間的幅值（v）39。)。 %縱坐標(biāo)命名 title(39。原始音樂信號(hào)時(shí)域圖39。) %標(biāo)題N=length(x1) %計(jì)算音頻信號(hào)的長(zhǎng)度figure(2)。ftemp=[N/2:N/21].*Fs/N。y1=fft(x1)。 %做length(x1)點(diǎn)的FFTplot(ftemp,fftshift(abs(y1)))。 %畫出原始語音信號(hào)的頻譜圖title(39。原始語音信號(hào)的頻譜39。)。grid on。sound(x1,Fs,bits)。 原信號(hào)時(shí)域圖 原信號(hào)頻譜圖 語音信號(hào)的加噪處理及頻譜分析在MATLAB中，運(yùn)用randn函數(shù)產(chǎn)生與原信號(hào)等長(zhǎng)度的隨機(jī)噪音信號(hào)。在通過高通濾波器濾除4000HZ以前的噪音信號(hào)，在將其頻譜與原信號(hào)頻譜疊加得到最終的噪音信號(hào)。其程序如下：N=length(x1) %計(jì)算音頻信號(hào)的長(zhǎng)度noise=*randn(N,2)。 %產(chǎn)生等長(zhǎng)度的隨機(jī)噪聲信號(hào)(這里的噪聲的大小取決于隨機(jī)函數(shù)的幅度倍數(shù)）x1_z=noise。 %將兩個(gè)信號(hào)疊加成一個(gè)新的信號(hào)——加噪聲處理 n=length(x1)。 %選取變換的點(diǎn)數(shù) x1_zp=fft(x1_z,n)。 %對(duì)n點(diǎn)進(jìn)行傅里葉變換到頻域f=Fs*(0:n/21)/n。 % 對(duì)應(yīng)點(diǎn)的頻率figure(2)subplot(2,1,1)。plot(x1_z)。 %加噪語音信號(hào)的時(shí)域波形圖title(39。加噪語音信號(hào)時(shí)域波形39。)。xlabel(39。時(shí)間軸39。)ylabel(39。幅值 A39。)subplot(2,1,2)。plot(f,abs(x1_zp(1:n/2)))。 %加噪語音信號(hào)的頻譜圖title(39。加噪語音信號(hào)頻譜圖39。)。xlabel(39。頻率Hz39。)。ylabel(39。頻率幅值39。)。%%%%%%%%%%%%%%提取4000hz以后的噪音信號(hào)%%%%%%%%%%%%%%%%wp1=2*pi*3800/Fs。ws1=2*pi*4000/Fs。wc1=(wp1+ws1)/2/pi。Bt=ws1wp1。N1=ceil(*pi/Bt)。N2=N1+mod(N1+1,2)。Window=boxcar(N2)。 %長(zhǎng)度為N1的矩形窗Windowb1=fir1(N21,wc1,39。high39。,Window)。x1_high = filter(b1,1, x1_z)。 %對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波figure(5)。ftemp=[N/2:N/21].*Fs/N。plot(ftemp,fftshift(abs(fft(x1_high))))。title(39。信號(hào)經(jīng)過高通濾波器（頻域）39。)。z1=y1+fft(x1_high)。figure(6)。plot(ftemp,fftshift(abs(z1)))。title(39。疊加信號(hào)的頻譜39。)grid on。 噪音信號(hào)的頻譜圖 疊加信號(hào)的頻譜圖第3章 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器由電阻，電容，電感等原器件構(gòu)成；而數(shù)字濾波器則可由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)或軟件實(shí)現(xiàn)。按脈沖響應(yīng)來分類，數(shù)字濾波器分為IIR和FIR，即無限沖激響應(yīng)濾波器和有限沖激響應(yīng)濾波器；其中IIR網(wǎng)絡(luò)中有反饋回路，F(xiàn)IR網(wǎng)絡(luò)中沒有反饋回路。從小的方面分：：模擬濾波器和數(shù)字濾波器。、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 數(shù)字濾波器按單位取樣響應(yīng)時(shí)域特性可分為:IIR(Infinite Impulse Response) 濾波器(即無限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器)FIR(Finite Impulse Response)濾波器(即有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器)。低通、高通、帶通和帶阻濾波器都稱作是經(jīng)典濾波器，它們每一種又有模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種形式。 數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ),可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾、參數(shù)估計(jì)和檢測(cè)等處理，在圖像、通信、雷達(dá)、語音等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。特別是在數(shù)據(jù)壓縮和圖像處理等方面取得了非常大的成就。所以數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)顯得非常重要。Matlab的出現(xiàn)為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。它在以矩陣運(yùn)算的基礎(chǔ)上，把程序設(shè)計(jì)、計(jì)算和可視化融合到了一個(gè)交叉式的環(huán)境中。數(shù)字濾波器用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾、檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)等處理,在通信、圖像、語音、雷達(dá)等許多領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。尤其在圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮等方面取得非常大的成就。這使各個(gè)領(lǐng)域的研究人員可以直觀方便地進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用。當(dāng)然設(shè)計(jì)一數(shù)字濾波器首先要清楚其原理。FIR線性相位濾波器的原理如下:設(shè)是長(zhǎng)度為的線性相位濾波器的脈沖響應(yīng)，它的系統(tǒng)函數(shù)為：它的頻率響應(yīng)函數(shù)為：它具有一個(gè)線性相位約束：其中，為一個(gè)常數(shù)。則有以下面的特性：稱之為對(duì)稱脈沖響應(yīng)；或者稱之為反對(duì)稱脈沖響應(yīng)。 于是,根據(jù)β值的不同以及m的奇偶性,:1型線性相位FIR濾波器:為奇數(shù), 以中心點(diǎn)對(duì)稱。2型線性相位FIR濾波器:為偶數(shù), 以點(diǎn)與點(diǎn)之間的中心對(duì)稱。3型線性相位FIR濾波器:為奇數(shù), 以點(diǎn)為中心反對(duì)稱。4型線性相位FIR濾波器:為偶數(shù), 以點(diǎn)與點(diǎn)之間的中心反對(duì)稱。根據(jù)這四類FIR濾波器,可得到其響應(yīng)的頻率響應(yīng)的特征:其中為振幅響應(yīng),與之區(qū)別的是它與幅值特性不同,前者的取值可正可負(fù),而后者只能為非負(fù)值。IIR數(shù)字濾波器具有以下特點(diǎn)：(1) IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以寫成封閉函數(shù)的形式。 (2) IIR數(shù)字濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)—結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。IIR濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)一般通常由相加、延時(shí)和乘以系數(shù)等基本運(yùn)算組成，即可以構(gòu)成級(jí)聯(lián)型、直接型、并聯(lián)型、正準(zhǔn)型四種結(jié)構(gòu)形式，它們都是具有反饋回路這一結(jié)構(gòu)。由于在運(yùn)算中會(huì)出現(xiàn)舍入處理，會(huì)造成誤差不斷累積，偶爾會(huì)產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。 (3) IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)上可以借鑒成熟的模擬濾波器成果，如橢圓濾波器、巴特沃斯和契比雪夫等，所以在設(shè)計(jì)模擬器的時(shí)候可以查看它們的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及圖表，這樣我們的設(shè)計(jì)工作量相對(duì)而言就少了許多，其次，對(duì)計(jì)算工具的要求也不高。通過根據(jù)指標(biāo)寫出模擬濾波器的公式以及通過一定變換，可以將模擬濾波器轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器的公式。 (4) IIR數(shù)字濾波器是非線性的，所以其相位特性不好控制，當(dāng)對(duì)相位要求較高時(shí)，則需要添加相位校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。 IIR數(shù)字濾波器可用一個(gè)n階差分方程表示： （） 或用它的Z域系統(tǒng)函數(shù): （） 對(duì)照模擬濾波器的傳遞函數(shù): （） 可以看出,設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的思路與模擬濾波器相仿,設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)都是尋找一組系數(shù){b,a},去逼近所求的頻率響應(yīng),以便在性能上滿足預(yù)定的技術(shù)要求；不同的是數(shù)字濾波器是在Z平面尋找合適的H(Z), 模擬濾波器則是在S平面用數(shù)學(xué)逼近法尋找近似的所需特性H(S)。由于模擬濾波器的設(shè)計(jì)在理論上已十分成熟,因此數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是將H