语音信号采样和频谱分析

1、语音信号采样和频谱分析 一实验目的 1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵； （2）了解MATLAB对声音信号的处理指令； （3）了解计算机存储信号的方式及语音信号的特点； （4）加深对采样定理的理解； （5）加深学生对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力。 二实验内容 本实验利用MATLAB指令录制一段语音信号，观察其时域波形并进行傅里叶变换，观察其频域的频谱。根据该信号的频谱构成，选择三种不同的采样频率重新录制该语音信号，并试听回放效果，进行比较，以验证采样定理，并了解MATLAB对声音信号的处理指令，加深对采样定理的理解。 关键词：傅里叶变换 信号

2、采样 实验原理 三、语音信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音而得的音频信号必须用计算机的声音编辑工具，先进行语音采样，然后利用了计算机上的A/D转换器，将模拟的声音信号变成离散的量化了的数字信号量化和编码，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑和转换器，把保存起来的数D/A存储。语音信号输出时，量化了的数字信号又通过字数据恢复成原来的模拟的语音信号。 （1）应用MATLAB进行声音的录制 （2）应用MATLAB进行声音的播放 （3）语音信号的频谱分析 。傅里叶变换建立了信号频谱的概念。所谓傅里叶分析即分析信号的频谱（频率构成）、频带宽度等。对语

3、音信号的分析也不例外，也必须采用傅里叶变换这一工具。 对于连续时间信号，其傅里叶变换为：?)t)(Ff(?t?j? dt)ef?(tF()?四、实验任务 （1）应用MATLAB进行声音的录制 在MATLAB命令窗口中键入“y=wavrecord(8000,8000,1)”，并按回车键，此时刻以后的1（8000/8000）秒时段内的声音信号将以y为文件名，以数字声音信号.wav格式存储在MATLAB的工作空间里。纪录长度为80000，采样频率为8000Hz，声道数为1。图为录制的语音：“信号与系统”。 （2）应用MATLAB进行声音的播放 在MATLAB命令窗口中键入“sound(y,Fs)”,

4、按下回车键就能听到回放的声音。当Fs=8000时，听到的是原来未失真的声音；当Fs=6000时，听到的声音比较低沉；当Fs=10000时，听到的声音很尖锐。 （3）语音信号的频谱分析 在MATLAB命令窗口中键入“p=fft(y);plot(abs(p)”按下回车键后出现如图所示图形： 从图中可以看出该音频的上限频率为4000Hz。 （4）采样定理 一个频谱受限的信号f(t),如果频谱只占据的范围，则信号可?)t(fmm1（其中），以用等间隔的抽样值唯一地表示。而抽样间隔必须不大于?f2? mm2fm或者说，最低抽样频率为。低抽样频率为。该实验中，音频的上限频率ff22mm为4000Hz，所以采用的抽样信号的频率为该频率的两倍8000Hz。当采用小于8000Hz的频率抽样时，回放声音低沉；当采用大于8000Hz的频率采样时，回放声音尖锐。 结论： 本次试验是进行语音信号的采集和频谱分析，实验纪录了长度为80000，采样频率为8000Hz采样一段音频，并进行频谱分析，最终经过分析得只有以两倍上限频率