DTMT_matlab_数字信号处理_按键音识别_

%% 按键音识别主程序 clc; clear all; close all; %% 原始按键音的时域与频域分析 % [data,fs]=audioread('./作业按键音频/E.mp3'); % x0=data(:,1); [data,fs]=audioread('合并后的按键音.mp3'); % 获取采样频率和音频数据 x0=data(:,1); % 提取单声道 N=length(x0); % 信号长度,采样点数 k=(0:N-1); %建立一个信号等长的序列; T=1/fs; % 采样周期 t=k*T; %时间 f=fs*(k/N-1/2);% 得到以原点对称的真实频率序列 X0=fft(x0); % 快速傅里叶变换 figure(1) subplot(2,1,1),plot(t,x0),grid on; title('初始按键音的时域'),xlabel('时间'),ylabel('振幅'); subplot(2,1,2),plot(f,abs(fftshift(X0)));xlim([0,4000]),grid on; % fftshift的作用是将零频点移到频谱的中间 title('初始按键音的频域'),xlabel('f/Hz'),ylabel('幅度'); %% 设计带通数字滤波器进行滤波 % x1=DFLV(x0,fs); Hd=elliplic; % 利用fdatool设计带通数字滤波器 x1=filter(Hd,x0); % 对原始音频进行滤波去噪 X1=fft(x1); %滤波后进行快速傅里叶变换 figure(2) subplot(2,1,1),plot(t,x1);grid on title('滤波后的按键音的时域'),xlabel('time'),ylabel('振幅'); subplot(2,1,2),plot(f,abs(fftshift(X1)));grid on title('滤波后的按键音频域'); xlabel('频率/HZ'),ylabel('幅度');xlim([0,2000]); %% 计算短时能量和过零率 framelen= floor(fs*40/1000);%floor向下取整，帧长 frameinc= floor(fs*10/1000);%帧移 framenum=fz(framelen,framelen-frameinc,x1);% 确定帧数 en=framenum.^2; % 每一帧的能量 EN=sum(en,2); %按行求和 zcr=zcro(framenum);%计算过零率 figure plot(EN) title('平均短时能量'),xlabel('帧编号'),ylabel('能量') figure plot(zcr) title('过零率'),xlabel('帧编号'),ylabel('过零次数') %% 端点检测 通过设置短时能量的阈值来确定语音段的起始和结尾 sign=EN; threshold=0.05; %设置短时能量的阈值 sign(EN>threshold)=1; % 大于阈值为有效 sign(EN<threshold)=0; % 小于阈值为无效 eff_sign=[]; % 空列表存储有效的点 eff_sign(1)=0; for i=1:length(sign) for j=2:i if sign(j-1)*sign(j)==0 eff_sign(i)=0; else eff_sign(i)=1; end end end for i=2:length(eff_sign) if eff_sign(i)-eff_sign(i-1)==1 %由0到1为左端点 left_endpoint(i)=i; elseif eff_sign(i)-eff_sign(i-1)==-1% 由1到0为右端点 right_endpoint(i)=i; end end left_position = find(left_endpoint~=0);% 确定左端点对应的帧编号 right_position = find(right_endpoint~=0);% 确定右端点的帧编号 [left_end,leftend2]=reframe(left_position,framelen-frameinc,framelen); %将帧数恢复到时域中 [right_end,rightend2]=reframe(right_position,framelen-frameinc,framelen); %在时域上添加划分线 figure subplot(3,1,1),plot(x1) title('滤波后按键音端点划分'),ylabel('幅度'),xlabel('t') for i=1:length(left_end) line([left_end(i) left_end(i)],[-0.5 0.5],'Color','m','LineWidth',1) line([right_end(i) right_end(i)],[-0.5 0.5],'Color','g','LineWidth',1) end subplot(3,1,2),plot(EN),ylim([-0.6,0.6]) title('平均短时能量'),xlabel('帧编号'),ylabel('EN') for i=1:length(left_position) line([left_position(i) left_position(i)],[-1 5],'Color','m','LineWidth',1) line([right_position(i) right_position(i)],[-1 5],'Color','g','LineWidth',1) end subplot(3,1,3),plot(zcr) for i=1:length(left_position) line([left_position(i) left_position(i)],[-200,200],'Color','m','LineWidth',1) line([right_position(i) right_position(i)],[-200,200],'Color','g','LineWidth',1) end title('平均过零率'),xlabel('帧编号'),ylabel('过零次数') %% 按键音的识别 number=' '; %设置一个空字符串 figure title('频谱图'); for i= 1:length(left_end) y=x1(left_end(i):right_end(i)); M=length(y); n=0:M-1;%建立一个信号等长的序列; F=fft(y,M);%N点傅里叶变换 amplitude=abs(F)/(M/2);% 还原真实的幅度值 f1=n*fs/M; %频率序列 f=f1(1:fix(M/2));mag=amplitude(1:fix(M/2));%取l/2作图 subplot(3,4,i)%做频谱图 plot(f,mag); axis([600 1800 min(mag) max(mag)]); xlabel('频率/Hz');%标注横坐标 ylabel('幅度');grid on;%打开网格线 a1=(697+770)/2;a2=(770+852)/2;a3=(852+941)/2; a4=(1209+1336)/2;a5=(1336+1477)/2;a6=(1477+1633)/2; if((f(mag==max(mag(f<=1000)))<a1)&&(f(mag==max(mag(f<=1000)))>(697*2-a1))) if((f(mag==max(mag(f>1200)))<a4)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1209*2-a4))) tel=1; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a5)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1336*2-a5))) tel=2; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a6)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1477*2-a6))) tel=3; else tel='A'; end elseif((f(mag==max(mag(f<=1000)))<a2)&&(f(mag==max(mag(f<=1000)))>(770*2-a2))) if((f(mag==max(mag(f>1100)))<a4)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1209*2-a4))) tel=4; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a5)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1336*2-a5))) tel=5; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a6)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1477*2-a6))) tel=6; else tel='B'; end elseif((f(mag==max(mag(f<=1000)))<a3)&&(f(mag==max(mag(f<=1000)))>(852*2-a3))) if((f(mag==max(mag(f>1200)))<a4)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1209*2-a4))) tel=7; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a5)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>1300)) tel=8; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a6)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1477*2-a6))) tel=9; else tel='C'; end else if((f(mag==max(mag(f>1200)))<a4)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1209*2-a4))) tel='*'; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a5)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1336*2-a5))) tel=0; elseif((f(mag==max(mag(f>1200)))<a6)&&(f(mag==max(mag(f>1200)))>(1477*2-a6))) tel='#'; else tel='D'; end end number=[number,num2str(tel)]; end disp("识别的电话号码为：") disp(number)