语音信号的采样和频谱分析
信息与通信工程学院 电子 145 班 王鹏举
一. 引言
1.实验内容
利用 MATLAB 指令录制一段语音信号,对其进行时域波形的观察和频域的
谱分析。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。
2. 实验任务
(1)利用 wavrecord 语句,以 8000Hz 的采样频率,录制一段 1 秒的单
声道语音信号;
(2)对该语音信号进行傅里叶变换,并画出其时域和频域波形,要求时域
波形的横轴为时间(秒),频域波形的横轴为频率(赫兹);
(3)根据语音信号的频谱图,确定该语音信号的上限频率,分别以小于 2
倍上限频率、2 倍上限频率和大于 2 倍上限频率为采样频率重新录制语音信号,
并播放以不同采样频率所录制的语音信号,试听回放效果,进行比较,给出结
论。
二.基本原理
由于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经过采样、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存储。语音信号输出时,则与
上述过程相反。
用计算机的声音编辑工具进行语音信号的录制时,已经利用了计算机上的
A/D 转换器,将模拟的声音信号变成了离散的量化了的数字信号。话音时,量
化了的数字信号又通过 D/A 转换器,把保存起来的数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
在计算机声卡的输入端口插入话筒(或者其他声音信号源),利用软件将
话筒中的模拟话音转换为数字话音,并且以给定的文件名记录下来。
在 MATLAB 命令窗口中键入“y=wavrecord(m,Fs,ch)”,并按回车键(或
者在 m 文件编写的程序中应用 wavrecord 语句,并运行),此时刻以后的
m/Fs 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。m 为记录的长度单位,即采样数;Fs 为记录时的采