天津大学精仪学院生物医学工程语音信号处理大作业

1、生物医学信号处理大作业题目： 语音信号处理大作业学生姓名 杨旭 学院名称 精密仪器与光电子工程 专 业 生物医学工程 学 号 3010202330 一、实验目的语音信号的滤波与频谱分析二、实验过程依据实验过程附每一步的主要代码以及对应的结果图。（1）求原始语音信号的特征频带程序如下：x,fs=wavread(D:学习DSP待处理信号.wav);N=2nextpow2(fs); for i=1:14a=x(fs*(i-1)+1:fs*i);%y1=fft(a,N);y2=y1.*conj(y1);f=fs*(0:(N/2-1)/N;figure,plot(f,y2(1:N/2);axis(0 1

2、000 0 10000);xlabel(频率/Hz);title(第,num2str(i),秒的功率谱); end结果如下：第二秒功率谱 第三秒功率谱 第四秒功率谱 第五秒功率谱第六秒功率谱第七秒功率谱第八秒功率谱第九秒功率谱第十秒功率谱第十一秒功率谱第十二秒功率谱第十三秒功率谱第十四秒功率谱有上述结果可知，本人声音特征频带为100-250Hz，因此可以按照此参数设计带通滤波器。（2） 根据语音信号频谱特点，设计FIR或IIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。说明滤波器特性参数。用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波后时域波形。用sound函数回放语音信号。滤波器设计程序：低通滤波器：（通

3、带截止频率250Hz，阻带截止频率300Hz，通带最大衰减1dB，阻带最小衰减20dB）clearclose allx,fs=wavread(D:学习DSP待处理信号.wav);wpl=2*fs*tan(2*pi*250/(2*fs);wsl=2*fs*tan(2*pi*300/(2*fs);Nl,wnl=cheb1ord(wpl,wsl,1,20,s);Bl,Al=cheby1(Nl,1,wnl,low,s);numl,denl=bilinear(Bl,Al,fs);hl,wl=freqz(numl,denl);fl=(wl/pi)*(fs/2);subplot(1,2,1),plot(fl

4、,angle(hl),axis(0 500 -4 3);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(相位/rad);subplot(1,2,2),plot(fl,20*log10(abs(hl),axis(0 1000 -90 0);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);结果如下：高通滤波器：（通带截止频率100Hz，阻带截止频率50Hz，通带最大衰减1dB，阻带最小衰减20dB）clear all;close all;x,fs=wavread(D:学习DSP待处理信号.wav);wsh=2*fs*tan(2*pi*50/(2*fs);wph=2*fs*ta

5、n(2*pi*100/(2*fs);Nh,wnh=cheb1ord(wph,wsh,1,20,s);Bh,Ah=cheby1(Nh,1,wnh,high,s);numh,denh=bilinear(Bh,Ah,fs);hh,wh=freqz(numh,denh);fh=(wh/pi)*(fs/2);figure,plot(fh,20*log10(abs(hh),axis(0 500 -50 0);grid;xlabel(频率/Hz);ylabel(幅度/dB);figure,plot(fh,angle(hh),axis(0 1000 -3 3)grid;xlabel(频率/Hz);ylabel

6、(相位/rad);结果如下：滤波程序如下： clearclose allx,fs=wavread(D:学习DSP待处理信号.wav);wpl=2*fs*tan(2*pi*250/(2*fs);wsl=2*fs*tan(2*pi*300/(2*fs);Nl,wnl=cheb1ord(wpl,wsl,1,20,s);Bl,Al=cheby1(Nl,1,wnl,low,s);numl,denl=bilinear(Bl,Al,fs);c=filter(numl,denl,x);wsh=2*fs*tan(2*pi*50/(2*fs);wph=2*fs*tan(2*pi*100/(2*fs);Nh,wnh

7、=cheb1ord(wph,wsh,1,20,s);Bh,Ah=cheby1(Nh,1,wnh,high,s);numh,denh=bilinear(Bh,Ah,fs);z=filter(numh,denh,c);sound（z，fs）Sound函数回放声音发现我的声音变得非常低沉，音量也十分小，原因是滤波后损失了一部分功率，而且频率只剩下100-250Hz的成分，所以会出现这种情况。滤波前后时域波形对比（3） 求出特征频段语音信号随时间变化的曲线（每隔0.05秒求一次功率谱，连接成曲线）。为了看清特征频带，重新编程如下：x,fs=wavread(D:学习DSP待处理信号.wav);N=2ne

8、xtpow2(fs); sum=zeros(N,1); for i=1:14a=x(fs*(i-1)+1:fs*i);%y1=fft(a,N);y2=y1.*conj(y1); sum=sum+y2; end sum=sum/14;f=fs*(0:(N/2-1)/N;figure,plot(f,sum(1:N/2)/max(sum);axis(0 1000 0 1);xlabel(频率/Hz);title(全段功率谱);结果如下：从图中可以看出本人声音有两个峰值，一个是100-250Hz浊音，另一个是300-400Hz清音频带，程序如下：clcclose allclearx,fs=wavrea

9、d(D:学习DSP待处理信号.wav);NFFT=2nextpow2(fs);f1=100 250 300 400;N=round(f1/fs*NFFT);a=1;for i=1:0.05:14 %作功率谱 x1=x(fs*(i-1)+1:fs*i,1); y1=fft(x1,NFFT); y2=abs(y1).2; y3(a)=(sum(y2(N(1):N(2)/(N(2)-N(1)+1); y4(a)=(sum(y2(N(3):N(4)/(N(4)-N(3)+1); a=a+1;end t3=14*(0:length(y3)-1)/length(y3);%时间subplot(2,1,1);plot(t3,y3/max(y3);title(特征频带100250Hz随时间变化的曲线);axis(0 14 0 1);xlabel(时间/s); t4=14*(0:length(y4)-1)/length(y4);%时间subplot(2,1,2);plot(t4,y4/max(y4);title(特征频带300400Hz随时间变化的曲线);axis(0 14