基于matlab的语音信号频谱分析毕业答辩

基于matlab的语音信号频谱分析,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计毕业答辩报告,学 生：,指导老师：,学科专业：,目录,4、MATLAB语音信号频谱分析,3、数字滤波器,2、总体思路,1、选题意义及研究目标,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计毕业答辩报告,5、总结,选题意义及研究目标,综合运用数学信号处理的理论知识进行语音信号的频谱分析，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。,系统设计是电子信息工程专业重要的综合性实践课程，为必修课。任何电子产品的开发都可以归结为系统设计。 随着现代电子技术的发展，直接的系统设计及其验证难度也越来越大。因此，系统设计必须依靠一定的仿真手段来以降低设计的难度，缩短设计时间。,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计毕业答辩报告,选题意义及研究目标,熟悉离散信号和系统的时域特性。熟悉线性卷积和相关的计算编程方法。 掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列傅里叶变换对离散信号、系统和系统的响应进行频域分析。 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。 利用MATLAB对wav文件进行频谱分析。 分别用不同的滤波器对语音信号进行滤波，选择最佳滤波器。,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计毕业答辩报告,总体思路,（1）获取语音信号采用Wav格式文件作为分析对象，通过录音机录取一段语音。在MATLAB中使用a1,fs,bits=wavread(C:UsersAdministratorDesktopmatlab语音信号matlab实践语音信号处理程序和数据Wavea.wav)。读取语音，采样值放在向量a1中，使用sound(a1,fs,bits)播放语音。,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计毕业答辩报告,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,（2）进行时域分析,figure(2); freqz(a1); title(原始语音信号的采样后的频率响应图),江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,（3）根据条件设计数字滤波器，分别设计FIR和IIR滤波器，并针对滤波器的设计方法进行理解。（4）将滤波前的声音和滤波后的声音进行播放对比。（4）使用MATLAB对波形进行滤波，显示其波形并比较。,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,数字滤波器,FIR数字滤波器的幅度频率特性精度相对比较于IIR数字滤波器其幅度频率特性精度较低，但是其优点在于线性相位，也就是在不同频率分量的信号，经过了FIR滤波器后，他们的时间差不变，这在一些特定的场所有着非常重要的作用。,FIR滤波器,FIR数字滤波器的设计主要采用窗函数法、频率采样设计法和最优化设计法，这里采用的是窗函数法来设计FIR数字滤波器。基本思路是把给定的频率响应通过IDTFT，求得脉冲响应，随后用加窗函数对其截断和平滑，实现物理课实现并具有线性相位的FIR数字滤波器。重要的是给定的频率特性，通过加窗确定有限长单位取样响应h(n),江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,方法一：设计好模拟滤波器，再此之后就是从模拟滤波器到数字滤波器的映射，将已经设计好的模拟滤波器变为数字滤波器方法二：直接设计数字滤波器，需要使用特定的函数，在这里主要有设计Butterworth数字滤波器的设计所用的函数butter，如果设计的是chebyshey I这是一种通用的等波纹的滤波器使用的是设计函数cheby1,IIR滤波器,MATLAB对语音信号的频谱分析,fs=44100;x1=wavread(C:UsersAdministratorDesktopmatlab语音信号matlab实践语音信号处理程序和数据Wavea.wav);wp=2*pi*5000/fs;ws=2*pi*4800/fs;Rp=1;Rs=100;wdelta=wp-ws;N=ceil(8*pi/wdelta);wn=(wp+ws)/2;b,a=fir1(N,wn/pi,high);figure(1);freqz(b,a,512);title(FIR高通滤波器);,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,FIR高通滤波器,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,f2=filter(b,a,x1);figure(2)subplot(2,1,1)plot(x1)title(FIR高通滤波器滤波前的时域波形);subplot(2,1,2)plot(f2);title(FIR高通滤波器滤波后的时域波形);sound(f2,44100);F0=fft(f2,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x1,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512);title(FIR高通滤波器滤波前的频谱);xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);subplot(2,1,2)F2=plot(f,abs(F0(1:512);title(FIR高通滤波器滤波后的频谱)xlabel(频谱/Hz);ylabel(幅值);,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,fs=44100;x1=wavread(C:UsersAdministratorDesktopmatlab语音信号matlab实践语音信号处理程序和数据Wavea.wav);wp=2*pi*5000/fs;ws=2*pi*4800/fs;Rp=1;Rs=100;wdelta=wp-ws;N=ceil(8*pi/wdelta); wn=(wp+ws)/2;b,a=fir1(N,wn/pi,high); figure(1)freqz(b,a,512);title(FIR低通滤波器);,FIR低通滤波器,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,f2=filter(b,a,x1);figure(2)subplot(2,1,1)plot(x1)title(FIR低通滤波器滤波前的时域波形);subplot(2,1,2)plot(f2);title(FIR低通滤波器滤波后的时域波形);sound(f2,44100); F0=fft(f2,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x1,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512);title(FIR低通滤波器滤波前的频谱)xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);subplot(2,1,2)F2=plot(f,abs(F0(1:512);title(FIR低通滤波器滤波后的频谱)xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,IIR高通滤波器,fs=44100;x1=wavread(C:UsersAdministratorDesktopmatlab语音信号matlab实践语音信号处理程序和数据Wavea.wav);Fs=22050;Ts=1/Fs;R1=50;Wp=2*pi*5000/fs;Ws=2*pi*4800/fs;Rp=1;Rl=100;Wp1=2/Ts*tan(Wp/2); %将模拟指标转换成数字指标Ws1=2/Ts*tan(Ws/2); N,Wn=cheb2ord(Wp1,Ws1,Rp,Rl,s); %选择滤波器的最小阶数Z,P,K=cheb2ap(N,Rl); %创建切比雪夫模拟滤波器Bap,Aap=zp2tf(Z,P,K);b,a=lp2hp(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(W*fs/(2*pi),abs(H)gridxlabel(频率Hz)ylabel(频率响应幅度)title(IIR高通滤波器),江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,f1=filter(bz,az,x1);figure(2)subplot(2,1,1)plot(x1) %画出滤波前的时域图title(IIR高通滤波器滤波前的时域波形);subplot(2,1,2)plot(f1); %画出滤波后的时域图title(IIR高通滤波器滤波后的时域波形);sound(f1,44100); %播放滤波后的信号F0=fft(f1,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x1,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512); %画出滤波前的频谱图title(IIR高通滤波器滤波前的频谱)xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);subplot(2,1,2)plot(f,abs(F0(1:512); %画出滤波后的频谱图title(IIR高通滤波器滤波后的频谱)xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);,江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,IIR低通滤波器,fs=44100;x2=wavread(C:UsersAdministratorDesktopmatlab语音信号matlab实践语音信号处理程序和数据Wavea.wav);Ts=1/fs;R1=10;wp=2*pi*1000/fs;ws=2*pi*1200/fs;Rp=1;Rl=100;wp1=2/Ts*tan(wp/2); %将模拟指标转换成数字指标ws1=2/Ts*tan(ws/2); N,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,R1,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(W*fs/(2*pi),abs(H)gridxlabel(频率Hz)ylabel(频率响应幅度)title(IIR低通滤波器),江苏科技大学苏州理工学院本科生毕业设计中期答辩报告,f1=filter(bz,az,x2);figure(2)subplot(2,1,1)plot(x2) %画出滤波前的时域图title(IIR低通滤波器滤波前的时域波形);subplot(2,1,2)plot(f1); %画出滤波后的时域图title(IIR低通滤波器滤波后的时域波形);sound(f1,44100); %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(IIR低通滤波器滤波前的频谱)xlabel(频率/Hz);ylabel(幅值);subp