DSP基于Matlab语音信号处理.docVIP

数字信号处理 2.1.2 采样频率 采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标，也是选择音频接口的两个重要标准。无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。每增加一个采样位数相当于力度范围增加了6dB。采样位数越多则捕捉到的信号越精确。对于采样率来说你可以想象它类似于一个照相机，44.1kHz意味着音频流进入计算机时计算机每秒会对其拍照达441000次。显然采样率越高，计算机摄取的图片越多，对于原始音频的还原也越加精确。不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤：下面的一段程序是语音信号在MATLAB中的最简单表现，它实现了语音的读入打开，以及绘出了语音信号的波形频谱图。 [y,fs,nbits]=wavread(file); n = length (y) ; %求出语音信号的长度 Y=fft(y,n); %傅里叶变换 magX=abs(Y); angX=angle(Y); figure(1) subplot(2,2,1);plot(y);title(原始信号波形); subplot(2,2,2);plot(abs(Y));title(原始信号频谱) subplot(223);plot(magX);title(原始信号幅值); subplot(224);plot(angX);title(原始信号相位); 程序运行可以听到声音，得到的结果如图3-1所示： 图3-1 语音信号的读入与打开 3.3.2 加噪信号 n = length (y) ; %求出语音信号的长度 t=[0:1/8000:2 zeros(1,23520-1)]; noise=rand(1,n);%sin函数产生噪声 s=y+noise; %语音信号加入噪声 figure subplot(2,1,1);plot(s);title(加噪语音信号的时域波形); S=fft(s); %傅里叶变换 subplot(2,1,2);plot(abs(S));title(加噪语音信号的频域波形) axis([0,2000,0,1000]) 图3-2 噪声波形 3.3.3 N阶高通滤波器 在这里，以5阶为例，其中wc为其3dB边缘频率,程序设计如下： x = y; %N介高通滤波 N=5;wc=0.3; [b,a]=butter(N,wc,high); X=fft(x); figure subplot(321);plot(x);title(滤波前信号的波形); subplot(322);plot(X);title(滤波前信号的频谱); y=filter(b,a,x); Y=fft(y); subplot(323);plot(y);title(IIR滤波后信号的波形); subplot(324);plot(Y);title(IIR滤波后信号的频谱); z=fftfilt(b,x); Z=fft(z); subplot(325);plot(z);title(FIR滤波后信号的波形); subplot(326);plot(Z);title(FIR滤波后信号的频谱); 得到结果如图3-3所示： 图3-3 N阶高通滤波器 3.3.4 N阶低通滤波器 在这里，同样以5阶为例，其中wc为其3dB边缘频率，程序设计如下： x = y;%N介低通滤波 N=5;wc=0.3; [b,a]=butter(N,wc); X=fft(x); figure subplot(321);plot(x);title(滤波前信号的波形); subplot(322);plot(X);title(滤波前信号的频谱); y=filter(b,a,x); Y=fft(y); subplot(323);plot(y);title(IIR滤波后信号的波形); subplot(324);plot(Y);title(IIR滤波后信号的频谱); z=fftfilt(b,x); Z=fft(z); subplot(325);plot(z);title(FIR滤波后信号的波形); subplot(326);plot(Z);title(FIR滤波后信号的频谱);得到结果如图3-4所示： 图3-4 N阶低通滤波器 3.