語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)處理與分析及matlab實(shí)現(xiàn)_數(shù)字信號(hào)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-10-29 20:10本頁(yè)面
【正文】 FT 頻譜分析，畫出信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖。并對(duì)其進(jìn)行 FFT頻譜分析，比較加噪前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析，闡明原因，得出結(jié)論。 用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)含噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波。畫出處理過(guò)程中所得各種波形及頻譜圖。比較濾波 3 前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，對(duì)所得結(jié)果的濾波器性能進(jìn)行頻譜分析，闡明原因，得出結(jié)論。 4 第二章 信號(hào)頻譜分析 號(hào)及頻譜分析 下面的一段程序是語(yǔ)音信號(hào)在 MATLAB 中的最簡(jiǎn)單表現(xiàn)，它實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音的讀入打開(kāi)，以及繪出了語(yǔ)音信號(hào)的波形頻譜圖。 編程詳見(jiàn)附錄 結(jié)果如圖 212 5 圖 212 N=128點(diǎn) DFT的幅頻圖和 N=1024點(diǎn) DFT幅頻圖 上圖（ a） 、 (b)為 N=128 點(diǎn)幅頻譜圖， (c)、 (d)為 N=1024 點(diǎn)幅頻譜圖。由（ a）或 (c)可見(jiàn)，整個(gè)頻譜圖是以 Nyquist 頻率為軸對(duì)稱的。比較（ a）和 (c)或 (b)和 (d)可見(jiàn)，幅值大小與 fft 選用點(diǎn)數(shù) N有關(guān)，但只要點(diǎn)數(shù) N足夠不影響研究結(jié)果。 加入干擾噪聲后的信號(hào)及頻譜分析 若信號(hào)長(zhǎng)度 T=，即抽樣后 x(n)點(diǎn)數(shù)為 T/Ts=256，所得頻率分辨率為 Hz，以此觀察數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 N 的變化對(duì) DTFT 分辨率的影響： 6 編程詳見(jiàn)附錄 結(jié)果如圖 221 圖 221 加入干擾噪聲后的信號(hào)及頻譜分析 7 第三章 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) 高通濾波器的設(shè)計(jì) N 階高通濾波器的設(shè)計(jì)， 高通濾波器是一個(gè)使高頻率比較容易通過(guò)而阻止低頻率通過(guò)的系統(tǒng)。其特性在時(shí)域及頻域中可分別用沖激響應(yīng)及頻率響應(yīng)描述。它的模 ? ??H 和幅角 ???? 為角頻率 ? 的函數(shù)，分別稱為系統(tǒng)的 “ 幅頻響應(yīng) ” 和 “ 相頻響應(yīng) ” ，它分別代表激勵(lì)源中不同頻率的信號(hào)成分通過(guò)該系統(tǒng)時(shí)所遇到的幅度變化和相位變化。當(dāng)線性無(wú)源系統(tǒng)可以 用一個(gè) N階線性微分方程表示時(shí)，頻率響應(yīng) ? ??jH 為一個(gè)有理分式，它的分子和分母分別與微分方程的右邊和左邊相對(duì)應(yīng) 。 對(duì)于不同 濾波器 而言，每個(gè) 頻率 的信號(hào)的強(qiáng)弱程度不同。 8 低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設(shè)備中使用的 hiss 濾波器）、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障（ acoustic barriers）、圖像模糊處理等等，這兩個(gè)工具都通過(guò)剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。 低通濾波器允許從直流到某個(gè) 截止頻率 cutofff 的信號(hào)通過(guò)。 對(duì)于高于 0f 的頻率，信號(hào)按該頻率平方的速率下降。您可以級(jí)聯(lián)多個(gè)這樣的濾波器部分來(lái)得到一個(gè)更高階的（更陡峭的轉(zhuǎn)降）濾波器。根據(jù)參考文獻(xiàn) 1，每部分的轉(zhuǎn)降頻率分別為 及 kHz，阻尼值分別為 及 ，并且這兩個(gè)濾波器分區(qū)的高通、帶通和低通系數(shù)分別為 0、 0 與 1。截止頻率為輸出信號(hào)衰減 3 dB 的頻率點(diǎn)。比如 RLC振蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。 一個(gè)模擬帶通濾波器的例子是電阻 電感 電容電路 (RLC circuit)。 一個(gè)理想的帶通濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒(méi)有放大或者衰減， 有源帶通濾波器電路并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成。濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個(gè)被衰減但是沒(méi)有被隔離的范圍。通常，濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設(shè)計(jì)更加接近。這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應(yīng)稱為 吉布斯現(xiàn)象 。 在頻帶較低的 剪切頻率 1f 和較高的剪切頻率 2f 之間是共振頻率，這里濾波器的增益最大，濾波器的帶寬就是 2f 和 1f 之間的差值。其中點(diǎn)阻濾波器（ notch filter）是一種特殊的帶阻濾波器，它的阻帶范圍極小，有著很高的 Q值（ Q Factor）。其中點(diǎn)阻濾波器（ notch filter）是一種特殊的帶阻濾波器，它的阻帶范圍極小，有著很高的 Q 值（ Q Factor）。其中低通濾波器的截止頻率 應(yīng)小于高通濾波 器的截止頻率 ，因此，電路的阻帶為 ( )。 以上幾種濾波，我們都可以從信號(hào)濾波前后的波形圖以及頻譜圖上看出變化。 同樣，通過(guò)函數(shù)的調(diào)用，也可以將信號(hào)的頻譜進(jìn)行“分離觀察”， 如顯出信號(hào)的幅值 或相位。并且使結(jié)果更加明顯，使人耳得以很容易的辨聽(tīng)。它去掉了信號(hào)中不必要的低頻成分或者說(shuō)去掉了低頻干擾。一般情況下它是一個(gè)以復(fù)變量 ?j 為自變量的的復(fù)變函數(shù)，以? ??jH 表示。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時(shí)，它有時(shí)被稱為高頻剪切濾波器 , 或高音消除濾波器。比如 RLC 振蕩回路就是一個(gè)模擬 18 帶通濾波器。一個(gè)模擬帶通濾波器的例子是電阻 電感 電容電路 (RLC circuit)。 GUI 界面成圖如圖 423 圖 423 帶通濾波器圖形 帶阻濾波器的 實(shí)現(xiàn) 阻濾波器是指能通過(guò)大多數(shù)頻率分量、但將某些范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器，與帶通濾波器的概念相對(duì)。帶阻濾波器分為腔體帶阻濾波器、LC 帶阻濾波器和有源帶阻濾波電路 ， 實(shí)用電路常利用無(wú)源低通濾波器和高通濾波器并聯(lián)構(gòu)成無(wú)源帶阻濾波電路，然后接同相比例運(yùn)算電路，從而得到有源帶阻濾波電路 。從上面的波形與幅值（即幅頻）圖，也可看出，濾波后的幅值變成了濾波前的 20倍。 22 第五章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)本學(xué)期對(duì)《語(yǔ)音信號(hào)處理》這門課程的學(xué)習(xí)，
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