语音信号的低通滤波和短时分析综合实验

语音信号处理实验报告一实验名称语音信号的低通滤波和短时分析综合实验学院通信工程学院教师姓名实验地点6505实验日期2015-03-28学生姓名学号班级一、实验内容1、根据已有语音信号，设计一个低通滤波器，带宽为采样频率的四分之一，求输出信号；2、辨别原始语音信号与滤波器输出信号有何区别，说明原因；3、改变滤波器带宽，重复滤波实验，辨别语音信号的变化，说明原因；4、利用矩形窗和汉明窗对语音信号进行短时傅立叶分析，绘制语谱图并估计基音周期，分析两种窗函数对基音估计的影响；5、改变窗口长度，重复上一步，说明窗口长度对基音估计的影响。二、实验目的1、读取’.wav’音频文件数据2、巴特沃斯低通滤波器3、给语音信号加窗4、做语音信号短时傅里叶变换5、做语音信号语谱图三、涉及实验的相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）计算机一台（装有Matlab）四、实验试做记录（含程序、数据记录及分析）结果：读取’.wav’音频文件数据[s,Fs,bit]=wavread(‘D:\语音信号处理\sigal.wav’);%wavread函数读取声音%soundview(s,Fs);%sound(s,Fs);y=s(:,1);x=(1:length(y))/Fs;%语音信号时间figure(1);subplot(311);plot(x,y,'b')%滤波前信号图形xlabel('时间');ylabel('幅度');title('原始信号（我到北京去）');f_N=Fs;%采样率f_p=f_N/4;f_s=0.4*f_N;R_p=6;R_s=60;%设计要求指标(f_p通带频率、f_s阻带频率、R_p通带衰减、R_s阻带衰减）Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);%计算归一化角频率[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,R_p,R_s);%计算阶数和截止频率[b,a]=butter(n,Wn);%计算H(z)%freqz(b,a,1000,8000)%作出H(z)的幅频相频图,freqz(b,a,计算点数,采样率)%subplot(2,1,1);axis([04000-303]);ym=filter(b,a,y);%低通滤波器滤波subplot(312);plot(x,ym,'r');%滤波后信号图形xlabel('时间');ylabel('幅度');title('滤波信号（我到北京去）');subplot(313);plot(x,y,'b');holdon;%将两个图形做在一个坐标中plot(x,ym,'r');legend('原始声音','滤波声音');xlabel('时间');ylabel('幅度');title('原始与滤波后图形对比');N=256;I=s(6001:6000+N,1);%取出其中N个点w1=window(@rectwin,N);%N个点的矩形窗w2=window(@hamming,N);%N个点的汉明窗I1=I.*w1;%对N点信号加矩形窗I2=I.*w2;%对N点信号加汉明窗figure(2);subplot(3,1,1),plot(I);title('原始波形图');subplot(3,1,2),plot(I1);title('添加矩形窗波形');subplot(3,1,3),plot(I2);title('添加海明窗波形');sigLength=length(s);%信号长度d=N/2;%重叠的点数是N/2L=N;%每帧长短k=L-d;%延时系数kt=fix(sigLength/k)-1;%将整个信号分成t段frame_length=N;%加窗长度r=(hanning(frame_length));%信号加长度为frame_length窗fora=1:tn1=(L-d)*(a-1)+1;%需进行傅里叶变换的信号起始点n2=(L-d)*(a-1)+frame_length;%需进行傅里叶变换的信号结束点y=s(n1:n2);sf=fft(y'.*r',N);%对信号进行傅里叶变换X1(n1:n2)=sf(1:frame_length);%将全部变换后的值装进一个数组endX=(1:length(X1))*Fs/(N*2);%将横轴用频率表示Y=20*log10(abs(X1));%将纵轴转换成dB表示figure(3),plot(X,Y);xlabel('频率（Hz）');ylabel('幅度(dB)');title('短时傅里叶变换');M=N/2;nfft=min(N,length(s));figure(4);subplot(211);specgram(s,nfft,Fs,hanning(M));subplot(212);specgram(s,nfft,Fs,linspace(1,1,M));五、实验总结实验一通过对Matlab初步使用，语音信号的读取、低通滤波器设计、短时傅里叶变换和语谱图。其中，经过低通滤波后，高频成分被滤除，截止频率降低，则其被滤除的频率从成分越多。