基于MATLAB的语音处理.doc

基于MATLAB的语音滤波实验实验目的：1 在Matlab环境下对语音的频谱进行处理（数字滤波）并试听效果；2 在Matlab环境下对语音的抽样率进行处理（语音压缩）并试听效果实验步骤：一、音频文件的压缩（抽取）。1 利用windows附件中的录音机功能录制810秒的.wav语音文件，并以lei为文件名保存到Matlab/work的文件夹中。a.打开 开始/程序/附件/娱乐/录音机;b.用windows media player播放一首音乐并用MIC对着耳机录音或自已说话录音（按键），到10秒时停止（按键）；c.将录制的文件加存为C:/Matlab/work中，文件名为leii.wav； 2 打开Matlab并新建一.m文件；3 在.m文件中用y=wavread(lei.wav)命令读入语音文件。4 语音压缩：在m命令窗中输入如下命令： 5 运行sample2.m之后会在work文件夹中生成一个名为lei2的.wav文件，如下图：6 双击lei2音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。7 在sample2.m文件中改变抽取倍率s (必须为正整数)，重复4、5、6步，观察在不同抽取倍率s下的音频质量，（注意：在运行sample2.m之前必须将work中名为lei2的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）二、音频信号的时域滤波（音频数据的时域卷积）。 （一）、低通滤波1 打开Matlab并新建一.m文件，在.m文件中用y=wavread(lei.wav)命令读入语音文件。2 在m命令窗中输入如下命令，并加存为sample3.m，运行该m文件。3 双击lei3音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。4 再加一级h(n)的低通滤波，重复2、3步，如下图：（注意：在运行lei2.m之前必须将work中名为lei3的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）5 重复2、3、4步，观察在不同阶数的低通滤波下的音频质量。（二）、高通滤波打开Matlab并新建一.m文件，在.m文件中用y=wavread(lei.wav)命令读入语音文件。在m命令窗中输入如下命令，并加存为sample.m，运行该m文件。6 双击lei4音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。7 再加一级h(n)的低通滤波，重复2、3步，如下图：（注意：在运行lei2.m之前必须将work中名为lei4的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）再加一级高通滤波：（三）时域低通滤波时频域的频谱变化：打开在第（一）步中创建的sample3.m文件，并在原文件中加入以下命令，另存为sample33.m频谱如下图：下图为h(n)为31点的三重低通滤波程序和频谱图：（四）时域高通滤波时频域的频谱变化：打开在第（二）步中创建的sample4.m文件，并在原文件中加入以下命令，另存为sample44.m频谱如下图：下图为h(n)为3点的三重低通滤波程序和频谱图：二、音频信号的频域理想滤波处理：原音频信号的抽样频率:,该式即为模拟域频率f跟频率域（变换）中k的关系（一）理想低通滤波：设计一截止频率为对应的数字频率域（）的系统函数的频率特性为：按下图所示输入m文件，另存为lowfilter1.m，并运行该程序。双击lei音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。将该m文件中的f0=2000分别改为1000、500、300、200、4000、.后,运行程序试听效果。在该m 文件中加入如下命令，重复第3步，并观察Xw、w、w的频谱。（二）理想高通滤波：设计一截止频率为对应的数字频率域（）的系统函数的频率特性为：按下图所示输入m文件，另存为lowfilter1.m，并运行该程序。双击lei6音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。将该m文件中的f0=1000分别改为800、500、300、200、1500、2000.后,运行程序试听效果。在该m 文件中加入如下命令，重复第3步，并观察Xw、w、w的频谱。（二）理想高通滤波：设计一截止频率为对应的数字频率域（）的系统函数的频率特性为：按下图所示输入m文件，另存为lowfilter1.m，并运行该程序。双击lei音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。将该m文件中的fl和fh分别改.后,运行程序试听效果。在该m 文件中加入如下命令，重复第3步，并观察Xw、w、w的频谱。基于MATLAB的语音加去噪和延时混响实验实验说明:1.本实验提供的beiguo.wav,lei1.wav,music.wav,shao.wav,wang.wav均为原始语音信号.2.本实验中的jiazao.m为语音加噪实验,xiaozao.m为语音消噪实验,musicadd.m为语音全成实验,musicfilter.m为语音滤波实验,dlaymusic.m为语音混响实验.实验步骤:1.将本文件夹中的所有.m文件和所有原始语音信号都复制到MATLAB的work文件夹中。2.打开MATLAB程序。一、语音消噪实验 %在语音中加噪声%x1=wavread(lei1.wav);%读取原语音信号,lei1中无噪声.fs=22050; %原语音信的采样率为22050Hzfn=1000; %设定噪声的频率为1000Hzt=1:length(x1); %设置噪声的度度跟原语音信一样长,x2=2*sin(2*pi*fn/fs*t);%产生幅度为2频率为fn的正弦波作为噪声.x=x1+x2; %将原子核语音信号跟噪声相加,x为带有噪声的语音信号.wavwrite(x,22050,lei2.wav);%将带有噪声的语音信号转换为声音,lei2中将有噪声1）.在MATLAB中打开名为jiazao.m的程序，运行该程序，将在work中产生一个新的语音文件lei2.wav2).通过试听对比lei1.wav和lei2.wav语音，看噪声是否加上。二、语音消噪实验%消除语音中的噪声%x1=wavread(lei2.wav);%读取原语音信号,lei2中带有噪声.y=filter(hn,1,x); %将带有噪声的语音信号x经过带阻滤波器进行滤波,以达到消噪目的.%Bndstop,FIR,Equiripple,Minimum order,Fs=22050,Fpass1=950,Fstop1=980,Fstop2=1020,Fpass2=1050,Apass1=1,Astop=60,Apass2=1wavwrite(y,22050,lei3.wav);%将经带阻滤波消噪后的信号转换为语音,lei3中将不再有噪声1）.在MATLAB中打开名为xiaozao.m的程序(暂时不运行）2）.在MATLAB左下角start中打开FDATool界面，按本程序m文件中注释的参数设计带阻滤波器， 并通过File-Export-填hn，将设计的滤波器系数导到工作空间。3).运行该程序，将在work中产生另一个新的语音文件lei3.wav4).通过试听对比lei2.wav和lei3.wav语音，看噪声是否消除。三、语音滤波实验%带阻和低通滤波%x=wavread(shao.wav);%读取名为shao.wav的原语音信号y=filter(hns,1,x); %带阻滤波,滤波器在FDATool中设计,并导到工空间,因本人的中低音太重,高音不足%Hpass,FIR,Equiripple,Minmum order,Fs=22050,Fpass1=100,Fstop1=1500,Fstop2=1600,Fpass2=3000,Apass1=1,Astop=30,Apass=1.yy=filter(hnh,1,y); %高通滤波,滤波器在FDATool中设计,并导到工空间,因本人的低音太重,高音不足%Hpass,FIR,Equiripple,Minmum order,Fs=22050,Fstop=10,Fpass=4000,Astop=20,Apass=1wavwrite(yy,22050,shao2.wav);%将经混响后的信转换为语音,shao2.wav的语音中的中低频分量将有所衰减.1）.在MATLAB中打开名为musicfilter.m的程序(暂时不运行）2）按本程序m文件中注释的参数分别设计带阻和高通滤波器，并通过File-Export-填hns和hnh，将设计的滤波器系数导到工作空间。3).运行该程序，将在work中产生另一个新的语音文件lei4.wav4).通过试听对比shao.wav和shao2.wav语音，看语音有可不同。四、语音混响实验%延时混响%x=wavread(shao2.wav); %读入原始声音n=1200; %设定延迟时间t=n/fs秒,改变该数据可改变混响深度(时间间隔)N=60; %y设定延迟级数为N级,改变该数据可改变次数x1=x;zeros(N*n,1); %将x通过补零延长到经N级延时后的长度for i=1:N %进行N次延时,第一次延时在x前补n 个0,后补(N-1)*n个0x2=zeros(i*n,1);x;zeros(N-i)*n,1); %第i次延时在x前补i*n个0,后补(N-i)*n个0x1=x1+1/(2*i)*x2; %将经延时的信号x1跟x逐次相加endwavwrite(x1,22050,shao3.wav); %将混响后的数据转换为声音1）.在MATLAB中打开名为dlaymusic.m的程序2).运行该程序，将在work中产生另一个新的语音文件shao3.wav3).通过试听对比shao.wav、shao2.wav和shao3.wav语音，看语音有可不同。4).修改本程序中的n和N，并重复2)和3)的步骤。五、语音合成实验%将两首语音全成一首%m1=wavread(beiguo.wav);%读取一首语音m1m2=wavread(wang.wav); %读取另一首语音m2if length(m1)length(m2) %比较两首语音的长度,将短的补成跟长的相等 m3=m2;zeros(length(m1)-length(m2),1);els