matlab語音信號加噪、濾波處理及幅值幅頻響應(yīng)

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1、課程設(shè)計二基于MATLAB的語音信號采集與處理一、實驗?zāi)康暮鸵饬x1.MATLAB軟件功能簡介MATLAB的名稱源自MatrixLaboratory,1984年由美國Mathworks公司推向市場。它是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛的應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)和信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作。MATLAB軟件包括五大通用功能，數(shù)值計算功能（Nemeric）、符號運算功能（Symbolic）、數(shù)據(jù)可視化功能（Graphic）、數(shù)字圖形文字統(tǒng)一處理功能（Notebook）和建模仿真可視化

2、功能（Simulink）。其中，符號運算功能的實現(xiàn)是通過請求MAPLE內(nèi)核計算并將結(jié)果返回到MATLAB命令窗口。該軟件有三大特點，一是功能強大；二是界面友善、語言自然；三是開放性強。目前，Mathworks公司已推出30多個應(yīng)用工具箱。MATLAB在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值及優(yōu)化、數(shù)值統(tǒng)計和隨機信號分析、電路與系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學(xué)、次那好和圖像處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)以及財政金融等眾多領(lǐng)域的理論研究和工程設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括符號運算和數(shù)值計算仿真分析。由于信號與系統(tǒng)課程的許多內(nèi)容都是基于公式演算，而MATL

3、AB借助符號數(shù)學(xué)工具箱提供的符號運算功能，能基本滿足信號與系統(tǒng)課程的需求。例如解微分方程、傅里葉正反變換、拉普拉斯正反變換和z正反變換等。MATLAB在信號與系統(tǒng)中的另一主要應(yīng)用是數(shù)值計算與仿真分析，主要包括函數(shù)波形繪制、函數(shù)運算、沖擊響應(yīng)與階躍響應(yīng)仿真分析、信號的時域分析、信號的頻譜分析、系統(tǒng)的S域分析和零極點圖繪制等內(nèi)容。數(shù)值計算仿真分析可以幫助學(xué)生更深入地理解理論知識，并為將來使用MATLAB進行信號處理領(lǐng)域的各種分析和實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。2.本題目的意義本次課程設(shè)計的課題為《基于MATLAB的語音信號采集與處理》，學(xué)會運用MATLAB的信號處理功能，采集語音信號，并對語音信號

4、進行濾波及變換處理，觀察其時域和頻域特性，加深對信號處理理論的理解，并為今后熟練使用MATLAB進行系統(tǒng)的分析仿真和設(shè)計奠定基礎(chǔ)。二、實驗原理：101.理論原理利用MATLAB對語音信號進行分析和處理，采集語音信號后，利用MATLAB軟件平臺進行頻譜分析；并對所采集的語音信號加入干擾噪聲，對加入噪聲的信號進行頻譜分析，設(shè)計合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號。2.具體流程(1)語音信號的采集及分析基于聲卡進行數(shù)字信號的采集。將話筒插入計算機的語音輸入插口上,啟動錄音機。按下錄音按鈕，對話筒說話,說完后停止錄音。要保存文件時,利用了計算機上的A/D轉(zhuǎn)換器,把模擬的聲音信號變成了離散的量化

5、了的數(shù)字信號,放音時,它又通過D/A轉(zhuǎn)換器,把保存的數(shù)字數(shù)據(jù)恢復(fù)為原來的模擬的聲音信號。在Matlab軟件平臺下可以利用函數(shù)wavread對語音信號進行采樣,得到了聲音數(shù)據(jù)變量。在本設(shè)計中采用讀取信號程序為：[x1]=wavread('yuanyin.wav');sound(x1,45050);%讀出原始語音信號(2)給原始信號加上一個高頻噪聲在Matlab中設(shè)計一個高頻噪聲干擾信號。噪聲信號通常為隨機序列,在本設(shè)計中為高斯隨機噪聲,干擾信號構(gòu)建命令函數(shù)為x2=0.01*randn(N,2),給出的干擾信號為一個高斯隨機信號，針對上面的語音信號,采集了其中一段。再對噪音信號進行頻譜

6、變換得到其頻譜圖。在MATLAB中把語音信號與噪聲信號進行疊加，并對其進行播放，然后對加入噪聲后的語音信號進行頻譜分析，在MATLAB中可以利用函數(shù)FFT對信號進行快速傅里葉變換。將原語音信號與噪聲信號x2疊加，調(diào)用的形式為：x3=x2+x1;其中，x1為原語音信號，x2為所構(gòu)造的隨機高斯噪聲，x3即為兩者的疊加后的語音信號。(3)濾波器的設(shè)計，濾除高頻噪聲在MATLAB中,利用窗函數(shù)hamming,設(shè)計FIR濾波器,利用MATLAB中的函數(shù)freqz畫出濾波器的頻率響應(yīng)。并用設(shè)計好的濾波器對含噪語音信號進行濾波,在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)filter對信號進行濾波。濾

7、波器設(shè)計程序代碼：Wp=3000*2*pi;Ws=3500*2*pi;Ap=0.3;As=50;Fs=45050;wp=Wp/Fs;ws=Ws/Fs;%歸一化通帶截頻阻帶截頻wdelta=ws-wp;%過渡帶寬10%由阻帶最小衰減指標確定選用漢明窗并確定其階數(shù)N=ceil(6.6*pi/wdelta);Nw=N;n=0:N-1;wc=(wp+ws)/2;%理想截頻alpha=(N-1)/2;m=n-alpha+eps;%理想濾波器脈沖響應(yīng)hd=sin(wc*m)./(