matlab音频信号处理实验报告

MATLAB音频信号处理实验

南昌航空大学信息工程学院

课程实验报告

实验名称：实验时间：2014年4月23日 指导教师: 班级: 学号:

姓名: 成绩: 南昌航空大学实验报告

2014年4月23日

课程名称：数字信号处理实验名称：音频信号处理 班级:

姓名：学号:

姓名：学号:

指导老师评定：签名:

一、实验目的

进一步加深DFT算法原理和基本性质的理解;

熟悉FFT算法原理；

理解掌握音频信号各参数的意义；

设计低通滤波器。

二、实验内容

对一个音频信号用FFT进行谱分析;

对该音频信号进行放大或衰减；

对该音频信号加入噪声与去掉噪声处理。

三、实验原理

语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语

音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多 的信息。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅 立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。于是，本实验就从 频域的角度对信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤 波器。当然，这些过程的实现都是在MATLAB软件上进行的,

MATLAB软件在数字信号处理上发挥了相当大的优势。

1 ?语音信号的读取

[y/fs/bits]=wavread('Blip'/[Nl N2]);用于读取语音,采样

值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz), bits表示采样位数。[N1 N2]

表示读取从N1点到N2点的值(若只有一个N的点则表示读取前

N点的采样值)。

2 ?语音信号的播放

sound(x,fs,bits);用于对声音的回放。

sound(x,fs,bits);用于对声音的回放。

向量y则就代表了一个信

号(也即一个复杂的%26ldquo;函数表达式％26rdquo;)也就是说 可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。

3.FFT 的 MATLAB 实现

在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立 叶变换和逆变换。函数FFT用于序列快速傅立叶变换。函数的一

种调用格式为y=fft(x)/其中，

x是序列，y是序列的FFT, x可以为一向量或矩阵，若x为一向

量，y是x的FFT。且和x相同长度。若x为一矩阵，则y是对矩 阵的每一列向量进行FFT。如果x长度是2的幕次方，函数fft执 行高速基一2FFT算法；否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换 算法，计算速度较慢。函数FFT的另一种调用格式为

y=fft(x/N)/式中，x, y意义同前，N为正整数。函数执行N点的

FFTo若x为向量且长度小于N,则函数将x补零至长度N。若向

量x的长度大于N,则函数截短x使之长度为N。若x为矩阵, 按相同方法对x进行处理。经函数fft求得的序列y —般是复序列, 通常要求其幅值和相位。MATLAB提供求复数的幅值和相位函数:

abs, angle,这些函数一般和FFT同时使用。函数abs(x)用于计算

复向量x的幅值，函数angle(x)用于计算复向量的相角，以弧度表

本实验的语音信号是通过查找电脑系统存在的语音信号所

得，ding.wav信号的比特率为176bps.

[Sl,fs,bits] = wavread('ding.wav');

figure(l);

plot(Sl);

title('原始信号波形');

figure(2);

plot(abs(F));

title('原始信号频谱'

)；

图1原始信号波形

图2原始信号频谱

信号放大后的声音未画出图形，但是经过听声音认证，语 音信号的声音确实放大了，可见，可以通过把信号乘以一个系数 的方法进行放大。

S2 = S1 * 4; %对语音信号进行放大

wavwrite(S2/22000,8/'dingaloud.wav');% 生成放大后的 语音信号

%sound(S2);

本实验产生噪声的方法是通过对语音信号进行调制，调制 后的语音信号即高频信号，故可以把该信号当作是噪声信号，并 与原始信号进行叠加，这样得到的信号即是加入了噪声的信号。 信号调制的代码如下：

fc=10000; %载波频率

yl=modulate(Sl/fc/fs/'fm'); %对原语音信号调制

Yl=fft(yb40000); %采样点数 40000

figure(3);

subplot(211);plot(yl);title('调制后信号波形'); subplot(212);plot(abs(Yl));title('调制后信号频谱');

%sound(yl); %播放调制后的语音信号

调制后的信号为高频信号，故波形很密，如下图：

图3调制后的信号和频谱