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MATLAB语音滤波实验.pdf
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2023-11-07
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《数字信号处理》实验报告
实验目的
1、学会 MATLAB 的使用,掌握其程序设计方法,学会对信号进行分析和处理;
2、掌握语音信号的采集、存储和时频分析;
3、要求掌握 IIR 数字滤波器的设计原理、设计方法和设计步骤;
4、学习用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理及其设计步骤;
5、了解学习 GUI 图形用户界面,进行实验程序的演示。
二.实验内容
1、录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形
和频谱图;
2、给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器,并画出滤波器的频率响
应;
3、用设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后
的信号进行对比,分析信号的变化;回放语音信号;
4、换一个性别相异的人录制同样一段语音内容,分析两段内容相同的语音信号频谱之间的特点;
5、录制一段同样长时间的背景噪声叠加到语音信号中,分析叠加前后信号频谱的变化,设计一
个合适的滤波器,能够把该噪声滤除。
三.实验原理
分析实验的几个要求可以看出,实验主要考察的是数字滤波器的设计及语音信号的滤波,涉及到
男声和女声的分析。从本质上说,本实验涉及的信号是人的语言,众所周知,人声的频率范围是
20Hz 到 20000Hz,进一步的分析知声音范围大约在 65-950 Hz,所以设计的是低通滤波器。
1.语音信号的采集
熟悉并掌握 MATLAB 中有关声音(wave)录制、播放、存储和读取的函数,在 MATLAB 环境中,有
关声音的函数有:
a:y=wavrecord(N,fs,Dtype);利用系统音频输入设备录音,以 fs 为采样频率,默认值为 11025,
即以 11025HZ 进行采样。Dtype 为采样数据的存储格式,用字符串指定,可以是:‘double'、
‘single'、‘int16'、‘int8'其中只有 int8 是采用 8 位精度进行采样,其它三种都是 16 位采样
结果转换为指定的 MATLAB 数据;
b:wavplay(y,fs);利用系统音频输出设备播放,以 fs 为播放频率,播放语音信号 y;
c:wavwrite((y,fs,wavfile);创建音频文件;
d:y=wavread(file);读取音频文件;
;等。soundsc();sound()关于声音的函数还有
2.滤波器的设计原理:
数字滤波器是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展,受到人们越
来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波,所以数字滤波器处理精度高、稳定、体
积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波
器种类很多,根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即有限冲激
响应( FIR,Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR,Infinite Impulse Response)
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