华工信工实验参考——《DSP拓展实验：音乐信号处理》
实验题目：音乐信号处理
一、实验目的
二、实验要求
（2）设计均衡器，使得得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率区域，以便修正低频和高频信号之间的关系；
三、实验1：设计函数实现一段语音或音乐的回声产生
3.1 实现回声产生的分析
回声的产生在时域上实际上就是让信号周期性出现，并且带有衰减。[1]我们设输入信号为x[n]，输出信号为y[n]，则我们可以用差分方程来进行数学建模：（word公式复制过来乱码，我就直接截图了）
%CODE
Bz=1; %分子的系数
Az=[1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5]; %分母的系数
delta=[1,zeros(1,255)];
yy2=filter(Bz,Az,delta);%滤波器进行滤波
t=(0:length(yy2)-1);
figure(3)
plot(t,yy2);
figure(4);
freqz(yy2);
我们输入【1，2，3，2，1】的离散序列，观察滤波后的输出，代码如下：
%CODE
x=[1,2,3,2,1 zeros(1,251)];
figure(1);
n=[0:1:255];
stem(n,x)
yy1=filter(Bz,Az,x);%滤波器进行滤波
figure(2);
stem(n,yy1)
在音乐信号处理中，我们会在混响时用到人工生成回声，在实际应用中一般不需要用到像梳状滤波器产生的无穷长的拖尾。因此我们可以根据实际需要将建模的差分方程进行调整，将无穷项的求和转换为有限项，得到H(z)
此时滤波器为FIR滤波器。因此我们接下来将用两种IIR梳状滤波器和FIR滤波器分别实现回声生成。
.2 FIR滤波器实现回声生成
3.2.1 参数设置
我们用FIR滤波器H1(z)来实现回声生成，我们产生一次回声，因此
%CODE
clc
clear
[x,fs]=audioread('1,2.wav');
x=x(:,1);
t=(0:length(x)-1)/fs;%变换得到播放时间
h=waitbar(0,'正在播放原始语音,请勿关闭！');
sound(x,fs);
pause(max(t))
waitbar(1,h,'播放结束');
delete(h);
xf=abs(fftshift(fft(x)));
figure(1)
subplot(211)
plot(t,x)
title('原始语音信号')
subplot(212)
plot(xf);
title('原始语音信号频谱')
z1=[zeros(10000,1);x]; %对信号进行延时10000个采样点
Z1=abs(fftshift(fft(z1)));
x1=[x;zeros(10000,1)]; %使语音信号与延时后信号同等长度
y1=x1+0.5*z1; %信号的混响
Y1=abs(fftshift(fft(y1)));
t1=(0:length(y1)-1)/fs;%变换得到播放时间
h=waitbar(0,'正在播放混响语音，请勿关闭！');
sound(y1,fs);
pause(max(t1))
waitbar(1,h,'播放结束');
delete( h);
figure(2);
subplot(2,1,1);plot(y1); title('有限个回声滤波器时域图'); %有限回声滤波器时域波形
subplot(2,1,2);plot(Y1); title('有限个回声滤波器频谱图 '); %有限回声滤波器频谱图3.2.3 结果与分析
实验结果的音频在报告中无法有效展示，在此分别给出输入信号、输出信号的时域与频域的图示。这里输入信号为语音“1，2”。
我们可以很清晰地看到，经过该FIR滤波器后，在原有信号后加上了清晰的重复，并且有一半的衰减，实验结果符合实验预期。
%CODE
clear;
clc;
[x,fs]=audioread('1,2.wav');
x1=x(:,1);
t=(0:length(x)-1)/fs;%变换得到播放时间
figure(1)
plot(t,x1);
h=waitbar(0,'正在播放原始语音,请勿关闭！');
sound(x1,fs);
pause(max(t))
waitbar(1,h,'播放结束');
delete(h);
xf=abs(fftshift(fft(x1)));
figure(2)
subplot(211)
plot(t,x1)
title('原始语音信号')
subplot(212)
plot(xf);
title('原始语音信号频谱')
Bz=1; %分子的系数
Az=[1,zeros(1,6499),-0.8]; %分母的系数
yy1=filter(Bz,Az,x1); %滤波器进行滤波
figure(3);
freqz(yy1);
YY1=abs(fftshift(fft(yy1))); %经无限回声滤波器后的信号做FFT变换
t1=(0:length(yy1)-1)/fs;%变换得到播放时间
h=waitbar(0,'正在播放混响语音，请勿关闭！');
sound(yy1,fs);
pause(max(t1))
waitbar(1,h,'播放结束');
delete(h);
figure(4);
subplot(2,1,1);plot(yy1); title('无限个回声滤波器时域图'); %无限回声滤波器时域波形
subplot(2,1,2);plot(YY1); title('无限个回声滤波器频谱图 '); %无限回声滤波器频谱图
3.3.3 结果与分析
我们可以清晰地从滤波器输出的图像中看到，时域有了明显的多次回响且不断衰减，频率基本不变，频谱图的幅度变大（因为同样的分量叠加），符合实验预期。
有需要全部源文件的可以邮箱1902946954@qq.com。
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