课程设计基于MATLAB的数字语音处理.doc

第 1 页 共 9 页数字信号处理课程设计基于MATLAB的数字语音处理班级：电科1002班学号：201022340201姓名：涂知香指导老师：雷学堂第 8 页 共 9 页设计任务 录取一段伴奏音乐上加入自己的伴唱，做成一首歌曲。设计要求1、 伴奏音乐中含有3种单一频率噪声(通过加噪方式加入)，3种噪声频率的频差不大于3kHz，且落在音频范围内。2、 自己的伴唱要进行频率均衡，并加入混响效果。3、 伴唱中应有一段说词，说词中必须有体现自己专业班级姓名的声音。4、 最终的歌曲格式为.wav 设计思路设计运算在班次实验设计过程中主要应用的是傅里叶变换和卷积运算。设计结果（频谱截图、频谱分析）1 伴唱(aaa)进行语音滤波(aaa1)再进行延时混响（aaa2）2 伴奏（bbb）加噪(bbb1)经处理后的伴奏伴唱合成在一起构成leisiaiqing2的音乐文件，再将其进行消噪得到bbb2(x1为leisiaiqing2的波形，y2为消噪得到bbb2的波形)3 频域理想低通滤波(bbb3)4 频域理想高通滤波（bbb4）设计结果得到的最后的音频文件类似爱情.wav的波形设计总结达到的目标 1 录制一分钟的伴唱和伴奏，在伴奏中加入了1000HZ，1500HZ，2000HZ的正弦波噪音，将伴唱进行语音滤波和延时混响。 2 将处理后的伴唱伴奏（将伴奏衰减一倍便于区分）合在一起，再消噪，频域理想低通滤波和频域理想高通滤波，得到音频文件类似爱情.wav。 3 因为本人中低音一般高音较尖锐，所以在滤波时就滤除了较高的高音，而在音频文件类似爱情.wav中高潮部分听上去的效果有点像唱不上去一样，这就是较高的高音就被削减了的结果。 4 因为选取的音乐的节奏感不是很强，在低潮部分不怎么听得出伴奏是否和伴唱同步，但在高潮部分就可以明显听出伴唱和伴奏时同步的。存在的问题一集解决办法 1 问题：伴唱太突出，伴奏被压下去了；解决办法是在伴奏和伴唱合在一起时减小伴唱增加的倍数。 2 问题：消噪后的音频文件了还是有一些噪声；解决办法是再进行频域理想低通滤波和频域理想高通滤波就可以得到噪声较少的音频文件。 3 问题：伴唱进行延时混响后播放时间又录制的一分钟变成了63秒；源代码%带阻和低通滤波%x=wavread(aaa.wav);%读取名为aaa.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,因本人的中低音一般,高音太多%Hpass,FIR,Equiripple,Minmum order,Fs=22050,Fpass1=50,Fstop1=1500,Fstop2=2000,Fpass2=2500,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,因本人的高音比较重%Hpass,FIR,Equiripple,Minmum order,Fs=22050,Fstop=300,Fpass=3000,Astop=20,Apass=1wavwrite(yy,22050,aaa1.wav);%将经混响后的信转换为语音,aaa1.wav的语音中的中低频分量将有所衰减.subplot(3,1,1);plot(x,y); ylabel(涂知香x);subplot(3,1,2);plot(x,y); ylabel(涂知香y);subplot(3,1,3);plot(y,yy); ylabel(涂知香yy)%延时混响%x=wavread(aaa1.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,aaa2.wav); %将混响后的数据转换为声音 %在语音中加噪声%x1=wavread(bbb.wav);%读取原语音信号,bbb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1000Hzfn1=1500; %设定噪声的频率为1500Hzfn2=2000; %设定噪声的频率为2000Hzt=1:length(x1); %设置噪声的度度跟原语音信一样长,x2=0.2*sin(2*pi*fn/fs*t);%产生幅度为0.2频率为1000的正弦波作为噪声.x3=0.2*sin(2*pi*fn1/fs*t);%产生幅度为0.2频率为1500的正弦波作为噪声x4=0.2*sin(2*pi*fn2/fs*t);%产生幅度为0.2频率为2000的正弦波作为噪声x=x1+x4+x3+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,bbb1.wav);%将带有噪声的语音信号转换为声音,bbb1中将有噪声subplot(3,1,1);plot(x1,x); ylabel(涂知香x1);%原语音信号的波形subplot(3,1,2);plot(x1,x); ylabel(涂知香x);%加噪后语音信号的波形%将两首语音全成一首%m1=wavread(aaa2.wav);%读取一首语音m1m2=wavread(bbb1.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);else m3=m1;zeros(length(m2)-length(m1),1);end m=2*m1+m3; %将两个语音相加,为分辩明,将其中一个衰减wavwrite(m,22050,leisiaiqing2.wav); %将合成后的信转为语音subplot(3,1,1);plot(m1,m); ylabel(涂知香m1); %产生延时混响后伴唱音乐文件aaa2的波形%消除语音中的噪声%x1=wavread(leisiaiqing2.wav);%读取原语音信号,leisiaiqing2中带有噪声.y=filter(hn,1,x1); %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=1y1=filter(hn3,1,y); %将带有噪声的语音信号1500HZ经过带阻滤波器进行滤波,以达到消噪目的.y2=filter(hn4,1,y1);%将带有噪声的语音信号2000HZ经过带阻滤波器进行滤波,以达到消噪目的. wavwrite(y2,22050,bbb2.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subplot(3,1,1);plot(x1,y2); ylabel(涂知香x1);%产生经处理后的伴奏伴唱和在一起后leisiaiqing2的音乐文件的波形subplot(3,1,2);plot(x1,y2); ylabel(涂知香y2);%产生消噪后bbb2音乐文件的波形% 频域理想低通滤波 %x=wavread(bbb2.wav); %y读取原语音文件的数据,变成一维数组Xw=fft(x); %求原输入信号(激励)的频谱YwN=length(Xw); %求原音频信号频谱的长度(点数)fs=22050; %原信号采样时的抽样频率22050Hz,在录音时设置的(不能改)f0=3000; %理想低通滤波器的截止频率为2000Hz,(可更改)Hw=ones(1,fix(N*f0/fs),zeros(1,N-2*fix(N*f0/fs),ones(1,fix(N*f0/fs); %理想低通的频率特性设置Yw=Xw.*Hw; %频域作乘积(即对信号进行处理)y=ifft(Yw); %反变换到时域波形wavwrite(y,fs,bbb3.wav); %保存为.wav媒体格式 nx=length(Xw); nh=length(Hw); %求Xw和Hw的长度ny=length(Yw); %求Yw的长度 wx=0:2*pi/nx:2*pi*(nx-1)/nx; %设置原始信号的频谱Xw的横坐标为02piwh=0:2*pi/nh:2*pi*(nh-1)/nh; %设置系统函数频谱Hw的横坐标为02piwy=0:2*pi/ny:2*pi*(ny-1)/ny; %设置第一级滤波后信号的频谱Yw的横坐标为02pi subplot(3,1,1);plot(wx,Xw); ylabel(涂知香Xw);subplot(3,1,2);plot(wh,Hw); ylabel(涂知香Hw);subplot(3,1,3);plot(wy,Yw); ylabel(涂知香Yw);% 频域理想高通滤波 %x=wavread(bbb3.wav); %y读取原语音文件的数据,变成一维数组Xw=fft(x); %求原输入信号(激励)的频谱YwN=length(Xw); %求原音频信号频谱的长度(点数)fs=22050; %原信号采样时的抽样频率22050Hz,在录音时设置的(不能改)f0=50; %理想低通滤波器的截止频率为2000Hz,(可更改)Hw=zeros(1,fix(N*f0/fs),ones(1,N-2*fix(N*f0/fs),zeros(1,fix(N*f0/fs); %理想高通的频率特性设置Yw=Xw.*Hw; %频域作乘积(即对信号进行处理)y=ifft(Yw); %反变换到时域波形wavwrite(y,fs,类似爱情.wav); %保存为.wav媒体格式 nx=length(Xw); nh=length(Hw); %求Xw和Hw的长度ny=length(Yw); %求Yw的长度 wx=0:2*pi/nx:2*pi*(nx-1)/nx; %设置原始信号的频谱Xw的横坐标为02pi