语音信号的录制和处理

题目要求：
1.录制一段自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；
2.画出采样后的语音信号的时域波形和频谱图；
3.给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器，
并划出滤波器的频域响应；
4.用该滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，
并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；
5.回放语音信号；
6.设计一个信号处理系统界面。
报告要求：
根据自己录制的语音信号选择合适的滤波器，并按照题目要求完成报告

程序1:用MATLAB对原始语音信号进行分析，画出它的时域波形和频谱

%语音信号采样频率为22050
x1=wavread(‘f:/s1.wav’); %读取语音信号的数据，赋给变量x1

fs=22050;
sound(x1,22050); %播放语音信号
y1=fft(x1,1024); %对信号做1024点FFT变换
f=fs*(0:511)/1024;
figure(1)
plot(x1) %做原始语音信号的时域图形
title(‘原始语音信号’);
xlabel(‘time n’);
ylabel(‘fuzhi n’);
figure(2)
freqz(x1) %绘制原始语音信号的频率响应图
title(‘频率响应图’)
figure(3)
subplot(2,1,1);
plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图
title(‘原始语音信号FFT频谱’)
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y1(1:512)));
title(‘原始语音信号频谱’)
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);

程序2:给原始的语音信号加上一个高频余弦噪声，频率为5kHz。画出加噪后的语音信号时域和频谱图，与原始信号对比，可以很明显的看出区别。

x1=wavread(‘f:/s1.wav’);
fs=22050;
f=fs*(0:511)/1024;
t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;
Au=0.03;
d=[Aucos(2pi5000t)]’;
x2=x1+d;
sound(x2,22050)%播放加噪声后的语音信号
y2=fft(x2,1024);
figure(1)
plot(t,x2)
title(‘加噪后的信号’);
xlabel(‘time n’);
ylabel(‘fuzhi n’);
figure(2)
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y1(1:512)));
title(‘原始语音信号频谱’);
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y2(1:512)));
title(‘加噪后的信号频谱’);
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);

程序3:双线性变换法设计Butterworth滤波器

x1=wavread(‘f:/s1.wav’);
t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;
Au=0.03;
d=[Aucos(2pi5000t)]’;
x2=x1+d;
wp=0.25pi;
ws=0.3pi;
Rp=1;
Rs=15;
Fs=22050;
Ts=1/Fs;
wp1=2/Tstan(wp/2); %将模拟指标转换成数字指标
ws1=2/Tstan(ws/2);
[N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,‘s’); %选择滤波器的最小阶数
[Z,P,K]=buttap(N); %创建butterworth模拟滤波器
[Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K);
[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn);
[bz,az]=bilinear(b,a,Fs); %用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换
[H,W]=freqz(bz,az); %绘制频率响应曲线
figure(1)
plot(WFs/(2pi),abs(H))
grid
xlabel(‘频率／Hz’)
ylabel(‘频率响应幅度’)
title(‘Butterworth’)
f1=filter(bz,az,x2);
figure(2)
subplot(2,1,1)
plot(t,x2) %画出滤波前的时域图
title(‘滤波前的时域波形’);
subplot(2,1,2)
plot(t,f1); %画出滤波后的时域图
title(‘滤波后的时域波形’);
sound(f1,22050); %播放滤波后的信号
F0=fft(f1,1024);
f=fs*(0:511)/1024;
figure(3)
y2=fft(x2,1024);
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y2(1:512))); %画出滤波前的频谱图
title(‘滤波前的频谱’)
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);
subplot(2,1,2)
F1=plot(f,abs(F0(1:512))); %画出滤波后的频谱图
title(‘滤波后的频谱’)
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);

程序4:窗函数法设计滤波器

x1=wavread(‘f:/s1.wav’);
t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;
Au=0.03;
d=[Aucos(2pi5000t)]’;
x2=x1+d;
wp=0.25pi;
ws=0.3pi;
wdelta=ws-wp;
N=ceil(6.6*pi/wdelta); %取整
wn=(0.2+0.3)pi/2;
b=fir1(N,wn/pi,hamming(N+1)); %选择窗函数，并归一化截止频率
figure(1)
freqz(b,1,512)
f2=filter(bz,az,x2)
figure(2)
subplot(2,1,1)
plot(t,x2)
title(‘滤波前的时域波形’);
subplot(2,1,2)
plot(t,f2);
title(‘滤波后的时域波形’);
sound(f2,22050); %播放滤波后的语音信号
F0=fft(f2,1024);
f=fs(0:511)/1024;
figure(3)
y2=fft(x2,1024);
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y2(1:512)));
title(‘滤波前的频谱’)
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);
subplot(2,1,2)
F2=plot(f,abs(F0(1:512)));
title(‘滤波后的频谱’)
xlabel(‘Hz’);
ylabel(‘fuzhi’);

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