MATLAB的语音信号频谱分析

学号 学号 专业 专业 姓名 姓名 班级 班级 0123456 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 s三 三 三 三 三 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 2000 4000 6000 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 0123 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 s三 2 1三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 1000 2000 3000 2 1三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 w 三 三 00 511 5 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 s三 5 1三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 500 1000 5 1三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 w 三 三 实验一 y fs bit wavread I do 读取音乐片段 fs是采样率 size y 求矩阵的行数和列数 y1 y 1 对信号进行分列处理 n1 length y1 取y的长度 t1 0 n1 1 fs 设置波形图横坐标 figure subplot 2 1 1 plot t1 y1 画出时域波形图 ylabel 幅值 xlabel 时间 s title 信号波形 subplot 2 1 2 Y1 fft y1 w1 2 n1 0 n1 1 设置角频率 plot w1 abs Y1 画频谱图 title 信号频谱 xlabel 数字角频率 ylabel 幅度 grid on sound y fs 实验二 y fs bit wavread I do y1 y 1 n1 length y1 D 2 设置抽样间隔 y2 y1 1 D n1 减抽样 n2 length y2 减抽样后信号长度 t2 0 n2 1 fs 设置横坐标 figure subplot 2 2 1 plot t2 y2 绘制减抽样信号波形图 ylabel 幅度 xlabel 时间 s title 2 1减抽样信号波形 Y2 fft y2 对y2进行n2点fft谱分析 w2 2 n2 0 n2 1 subplot 2 2 3 plot w2 abs Y2 绘制减抽样信号频谱图 title 2 1减抽样信号频谱 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度 grid on sound y2 fs D D 5 设置抽样间隔 y3 y1 1 D n1 减抽样 n3 length y3 减抽样后信号长度 t3 0 n3 1 fs 设置横坐标 subplot 2 2 2 plot t3 y3 绘制减抽样信号波形图 ylabel 幅度 xlabel 时间 s title 5 1减抽样信号波形 Y3 fft y3 对y2进行n2点fft谱分析 w3 2 n3 0 n3 1 subplot 2 2 4 plot w3 abs Y3 绘制减抽样信号频谱图 title 5 1减抽样信号频谱 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度 grid on sound y3 fs D 实验三 y fs bit wavread I do y1 y 1 n1 length y1 n3 0 n1 1 b1 cos 0 75 pi n3 设置调制信号 b2 cos 0 5 pi n3 c1 b1 y1 对原信号进行调制 c2 b2 y1 lc1 length c1 t 0 lc1 1 fs figure 用载波对信号进行调制 并对其做fft变换 subplot 2 2 1 获取频谱 从图中可以观察到 调制后的 plot t c1 信号频谱发生搬移 xlabel 时间 s ylabel 幅度 title 调制后信号 subplot 2 2 2 获取频谱 从图中可以观察到 调制后的 plot t c2 信号频谱发生搬移 xlabel 时间 s ylabel 幅度 title 调制后信号 0510 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 三 012 0 2000 4000 6000 三 三 三 三 pi 三 三 0510 1 0 5 0 0 5 1 AM三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 012 0 1000 2000 3000 AM三 三 三 三 三 三 pi 三 三 024 x 10 5 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 AM三 三 三 三 三 三 012 0 1000 2000 3000 AM三 三 三 三 三 三 pi 三 三 0246 1 0 5 0 0 5 1 三 三 s 三 三 三 三 三 三 三 0246 1 0 5 0 0 5 1 三 三 s 三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 三 w 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 三 w 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 w1 2 lc1 0 lc1 1 设置角频率W C1 fft c1 C2 fft c2 subplot 2 2 3 plot w1 abs C1 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度 title 调制后信号的频谱 高频率调制 grid on subplot 2 2 4 plot w1 abs C2 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度 title 调制后信号的频谱 低频率调制 grid on sound c1 fs 实验四 clear all cla close all a fs bit wavread I do y1 a 1 去单列数据进行分析 f1 fft y1 n length f1 tn 0 n 1 fs w 2 n 0 n 1 sound y1 fs figure 1 subplot 2 3 1 plot tn y1 grid on title 音频 xlabel 时间 ylabel 幅度 subplot 2 3 4 plot w abs f1 grid on title 频谱 xlabel 频率 pi ylabel 幅度 t 0 n 1 y2 cos pi 1 2 t 载波函数 y3 y1 y2 信号调制 ty3 0 length y3 1 fs subplot 2 3 2 plot ty3 y3 绘制调制后信号波形图 grid on title AM调制音频信号 00 511 522 533 5 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 w H 三 三 三 三 三 三 三 xlabel 时间 ylabel 幅度 f3 fft y3 n2 length f3 w2 2 n2 0 n2 1 subplot 2 3 5 plot w2 abs f3 绘制调制后信号频谱图 grid on title AM调制频谱 xlabel 频率 pi ylabel 幅度 解调后信号 n3 length y3 t2 0 n3 1 y4 cos pi 1 2 t2 y5 y3 y4 解调后的信号函数 subplot 2 3 3 plot t2 y5 grid on xlabel 时间 ylabel 幅度 title AM解调音频信号 f5 fft y5 w3 2 n3 0 n3 1 subplot 2 3 6 plot w3 abs f5 绘制解调后信号频谱图 grid on title AM解调频谱 xlabel 频率 pi ylabel 幅度 设计巴特沃斯滤波器进行滤波去噪 N1 wc1 buttord 0 05 0 17 1 15 确定低通滤波器的阶数和截止频率 b a butter N1 wc1 确定低通滤波器分子分母系数 H W freqz b a figure 2 plot W abs H 低通滤波器波形 xlabel w ylabel H title 低通滤波器波形 m filter b a y5 wavplay m fs lm length m 滤波后信号长度 tm 0 lm 1 fs 设置横坐标 wm 2 lm 0 lm 1 M fft m figure 3 subplot 2 1 1 plot tm m 02468 x 10 4 0 1 0 0 1 0 2 0 3 三 三 三 三 三 00 511 52 0 0 5 1 1 5 三 三 三 三 三 02468 x 10 4 0 1 0 0 1 0 2 0 3 三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 0 5 1 1 5 三 三 三 三 三 三 三 0123456 0 5 0 0 5 三 三 三 三 三 t 三 三 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 三 三 三 三 w pi 三 三 grid on title 滤波后波形 xlabel t ylabel 幅度 subplot 2 1 2 plot wm abs M title 滤波后波形频谱图 xlabel w pi ylabel 幅度 矩形窗和布莱克曼窗 N 33 wc 0 3 pi 基于经验的指标 其中N为理想低通滤波器阶数 wc为截止频率 hd ideal N wc 调用理想低通滤波器函数 w1 boxcar N 产生各种窗函数 w2 blackman N h1 hd w1 加窗设计各种FIR滤波器 h2 hd w2 th1 0 32 fs th2 0 32 fs M 21184 fh1 fft h1 M 矩形窗频谱函数 w 2 M 0 M 1 fh2 fft h2 M 布莱克曼窗频谱函数 figure 4 subplot 2 2 1 plot th1 h1 title 矩形窗时域 subplot 2 2 2 plot w abs fh1 title 矩形窗频域 subplot 2 2 3 plot th2 h2 title 布莱克曼窗时域 subplot 2 2 4 plot w abs fh2 title 布莱克曼窗频域 解调后信号 n3 length y3 t2 0 n3 1 y4 cos pi 1 2 t2 y5 y3 y4 调制后的信号函数 figure 滤波处理 y6 conv h1 y5 用矩形窗对调制后信号进行滤波 f6 fft y6 n4 length f6 ty6 0 n4 1 fs w3 2 n4 0 n4 1 sound y6 fs figure 5 0100200 0 1 0 0 1 0 2 0 3 三 三 三 s三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 012 0 2000 4000 6000 W 三 三 三 三 012 0 2000 4000 6000 W 三 三 三 三 三 三 0510 2 1 0 1 2 三 三 三 s三 三 三 三 三 三 三 三 三 0510 1 0 5 0 0 5 1 t s 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 012 0 2000 4000 6000 w pi 三 三 k IIR三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 0246 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 三 三 三 三 0246 0 5 0 0 5 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 00 511 52 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 subplot 2 2 1 plot ty6 y6 title 矩形窗滤波后音频 subplot 2 2 2 plot w3 abs f6 title 矩形窗滤波后频谱 y7 conv h2 y5 用布莱克曼窗进行滤波 f7 fft y7 n5 length f7 ty7 0 n5 1 fs w4 2 n5 0 n5 1 sound y7 fs subplot 2 2 3 plot ty7 y7 title 布莱克曼窗滤波后音频 subplot 2 2 4 plot w4 abs f7 title 布莱克曼窗滤波后频谱 实验五 clc clear close y fs bit wavread I do y0 y 1 l length y0 加三余弦混合噪声 t0 0 l 1 fs d0 0 05 cos 2 pi 3000 t0 t1 0 l 1 fs d1 0 05 cos 2 pi 5000 t1 t2 0 l 1 fs d2 0 05 cos 2 pi 8000 t2 noise d2 d1 d0 y1 y0 noise sound y1 fs a length noise 绘制三余弦噪声音频图 wa 2 a 0 a 1 Noise fft noise figure 1 subplot 2 3 4 plot noise 1 150 xlabel 时间 s ylabel 幅值 title 三余弦信号音谱 subplot 2 3 1 绘制三余弦噪声频谱图 plot wa abs Noise grid on xlabel W title 噪声频谱 w0 2 l 0 l 1 绘制加噪信号音频 Y1 fft y1 subplot 2 3 5 plot w0 abs Y1 grid on xlabel W title 加噪信号频谱 ly1 length y1 ty1 0 ly1 1 fs subplot 2 3 2 plot ty1 y1 xlabel 时间 s ylabel 幅值 title 加噪信号音谱 m rand l 1 0 5 产生幅度为0 5的随机信号 lm length m y2 m y0 将噪声信号与原声音信号叠加 wm 2 lm 0 lm 1 M fft m figure 2 subplot 2 2 3 plot m 1 150 xlabel 时间 s ylabel 幅值 title 白噪信号音谱 subplot 2 2 1 plot wm abs M grid on xlabel W title 噪声频谱 l length y2 ty2 0 l 1 fs w 2 l 0 l 1 Y2 fft y2 subplot 2 2 4 plot w abs Y2 grid on xlabel W title 加噪信号频谱 subplot 2 2 2 plot ty2 y2 xlabel 时间 s ylabel 加噪信号幅值 title 加噪信号音谱 0123456 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 三 三 三 t y1 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 2000 4000 6000 三 三 三 三 三 三 三 w f1 设计滤波器进行滤波去噪 N1 wc1 buttord 0 04 0 17 1 30 确定低通滤波器的阶数和截止频率 b a butter N1 wc1 确定低通滤波器分子分母系数 m filter b a y1 用滤波器滤除三余弦噪声 sound m fs lm length m 滤波后信号长度 tm 0 lm 1 fs 设置横坐标 figure 1 subplot 2 3 3 plot tm m 绘制滤波后的波形 xlabel t s ylabel 信号幅值 title 去噪后信号波形 k fft m 滤波后的波形做离散傅里叶变换 w 2 0 length k 1 length k subplot 2 3 6 plot w abs k xlabel w pi ylabel 幅度k title IIR滤波器滤波后信号频谱 实验六 一 clear all clc y fs bit wavread I do size y 查看读取信号的声道类型 y1 y 1 对信号进行分列处理 n length y1 求信号y1的的长度 t1 0 n 1 fs f1 fft y1 对y1进行fft谱分析 w 2 n 0 n 1 w为连续频谱的数字角频率横坐标 sound y fs 播放音乐信号 figure 1 subplot 2 1 1 plot t1 y1 title 音乐信号的波形 xlabel t ylabel y1 subplot 2 1 2 plot w abs f1 title 音乐信号的频谱 xlabel w ylabel f1 用IIR滤波器滤波 低 n2 wc2 buttord 0 15 0 20 1 15 确定低通滤波器的阶数和截止频率 B2 A2 butter n2 wc2 确定低通滤波器分子分母系数 H W freqz B2 A2 024 0 0 5 1 1 5 w H 三 三 三 三 三 三 三 0510 2 1 0 1 n 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 012 0 2000 4000 6000 三 三 三 三 三 w 三 三 三 三 三 三 三 三 三 024 0 0 5 1 1 5 w1 H1 三 三 三 三 三 三 三 0510 2 1 0 1 2 n 三 三 三 三 m 三 三 三 三 三 三 三 012 0 200 400 600 三 三 三 三 三 w 三 三 k IIR三 三 三 三 三 三 三 figure 2 subplot 2 3 1 plot W abs H 低通滤波器波形 xlabel w ylabel H title 低通滤波器波形 m2 filter B2 A2 y1 滤波 lm2 length m2 tm2 0 lm2 1 fs subplot 2 3 2 plot tm2 m2 xlabel n ylabel 信号幅值 title 低通滤波后波形 k2 fft m2 滤波后的波形做离散傅里叶变换 l2 length k2 w2 2 0 l2 1 l2 subplot 2 3 3 plot w2 abs k2 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度 title 低通滤波后频谱 解调滤波后的频谱 用IIR滤波器滤波 高 N WC buttord 0 15 0 20 1 15 确定高通滤波器的阶数和截止频率 B A butter N WC high 确定高通滤波器分子分母系数 H1 W1 freqz B A subplot 2 3 4 plot W1 abs H1 高通滤波器波形 xlabel w1 ylabel H1 title 高通滤波器波形 m filter B A y1 滤波 lm length m tm 0 lm 1 fs subplot 2 3 5 plot tm m xlabel n ylabel 信号幅值m title 高通滤波后波形 k fft m l2 length k w2 2 0 l2 1 l2 subplot 2 3 6 plot w2 abs k 0123456 0 4 0 2 0 0 2 0 4 三 三 三 三 2三 三 三 t y2 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 1000 2000 3000 三 三 三 三 2三 三 三 w f2 0123456 1 0 5 0 0 5 1 三 三 三 三 1三 三 三 t y1 00 20 40 60 811 21 41 61 82 0 2000 4000 6000 三 三 三 三 1三 三 三 w f1 xlabel 数字角频率w ylabel 幅度k title IIR高通滤波后频谱 实验六 二 clear all clc a fs1 bit1 wavread I do b fs2 bit2 wavread 风声 size b 查看读取信号的声道类型 y2 b 1 对信号进行分列处理 n2 length y2 求信号y2的的长度 t2 0 n2 1 fs2 f2 fft y2 w2 2 n2 0 n2 1 wavplay y2 fs2 size a 查看读取信号的声道类型 y1 a 1 对信号进行分列处理 n1 length y1 t1 0 n1 1 fs1 f1 fft y1 w1 2 n1 0 n1 1 w为连续频谱的数字角频率横坐标 wavplay y1 fs1 Fy1 abs f1 音乐1的幅度 Ay1 angle f1 音乐1的相位 Fy2 abs f2 音乐2的幅度 Ay2 angle f2 音乐2相位 F1 Fy1 exp j Ay2 音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合 X1 ifft F1 n3 length X1 tx1 0 n3 1 fs1 w3 2 n3 0 n3 1 wavplay real X1 fs1 F2 Fy2 exp j Ay1 幅度相位交叉组合 X2 ifft F2 n4 le