MATLAB的语音信号频谱分析

1、实验一y,fs,bit=wavread(i do)%读取音乐片段，fs是采样率size(y)%求矩阵的行数和列数y1=y(:,1);%对信号进行分列处理n1=length(y1);%取y的长度t1=(0:n1-1)/fs;%设置波形图横坐标figuresubplot(2,1,1);plot(t1,y1); %画出时域波形图ylabel(幅值);xlabel(时间（s）);title(信号波形);subplot(2,1,2);y1=fft(y1);w1=2/n1*(0:n1-1);%设置角频率plot(w1,abs(y1);%画频谱图title(信号频谱);xlabel(数字角频率);ylabe

2、l(幅度);grid on;sound(y,fs); 实验二y,fs,bit=wavread(i do)y1=y(:,1);n1=length(y1);d=2;%设置抽样间隔 y2=y1(1:d:n1);%减抽样n2=length(y2);%减抽样后信号长度t2=(0:n2-1)/fs;%设置横坐标figure subplot(2,2,1);plot(t2,y2); %绘制减抽样信号波形图ylabel(幅度);xlabel(时间（s）);title(2:1减抽样信号波形);y2=fft(y2); %对y2进行n2点fft谱分析w2=2/n2*0:n2-1;subplot(2,2,3);plot

3、(w2,abs(y2);%绘制减抽样信号频谱图title(2:1减抽样信号频谱);xlabel(数字角频率w);ylabel(幅度);grid on;sound(y2,fs/d);d=5;%设置抽样间隔 y3=y1(1:d:n1);%减抽样n3=length(y3);%减抽样后信号长度t3=(0:n3-1)/fs;%设置横坐标subplot(2,2,2);plot(t3,y3); %绘制减抽样信号波形图ylabel(幅度);xlabel(时间（s）);title(5:1减抽样信号波形);y3=fft(y3); %对y2进行n2点fft谱分析w3=2/n3*0:n3-1;subplot(2,2,

4、4);plot(w3,abs(y3);%绘制减抽样信号频谱图title(5:1减抽样信号频谱);xlabel(数字角频率w);ylabel(幅度);grid on;sound(y3,fs/d)实验三y,fs,bit=wavread(i do)y1=y(:,1);n1=length(y1);n3=0:n1-1;b1=cos(0.75*pi*n3);%设置调制信号b2=cos(0.5*pi*n3);c1=b1.*y1;%对原信号进行调制c2=b2.*y1;lc1=length(c1);t=(0:lc1-1)/fs;figure %用载波对信号进行调制，并对其做fft变换subplot(2,2,1)

5、 %获取频谱，从图中可以观察到，调制后的plot(t,c1); %信号频谱发生搬移xlabel(时间(s);ylabel(幅度);title(调制后信号);subplot(2,2,2) %获取频谱，从图中可以观察到，调制后的plot(t,c2); %信号频谱发生搬移xlabel(时间(s);ylabel(幅度);title(调制后信号);w1=2/lc1*0:lc1-1;%设置角频率wc1=fft(c1);c2=fft(c2);subplot(2,2,3)plot(w1,abs(c1);xlabel(数字角频率w);ylabel(幅度);title(调制后信号的频谱(高频率调制);grid o

6、n;subplot(2,2,4)plot(w1,abs(c2);xlabel(数字角频率w);ylabel(幅度);title(调制后信号的频谱(低频率调制);grid on;sound(c1,fs); 实验四clear all;cla;close alla,fs,bit=wavread(i do);y1=a(:,1);%去单列数据进行分析f1=fft(y1);n=length(f1);tn=(0:n-1)/fs;w=2/n*0:n-1;%sound(y1,fs);figure(1)subplot(2,3,1);plot(tn,y1);grid on;title(音频);xlabel(时间);

7、ylabel(幅度);subplot(2,3,4);plot(w,abs(f1);grid on;title(频谱);xlabel(频率/pi);ylabel(幅度);t=0:n-1;y2=cos(pi*1/2*t);%载波函数y3=y1.*y2;%信号调制ty3=(0:length(y3)-1)/fs;subplot(2,3,2);plot(ty3,y3);%绘制调制后信号波形图grid on;title(am调制音频信号);xlabel(时间);ylabel(幅度);f3=fft(y3);n2=length(f3);w2=2/n2*0:n2-1;subplot(2,3,5);plot(w2

8、,abs(f3);%绘制调制后信号频谱图grid on;title(am调制频谱);xlabel(频率/pi);ylabel(幅度); %解调后信号n3=length(y3)t2=0:n3-1;y4=cos(pi*1/2*t2)y5=y3.*y4;%解调后的信号函数subplot(2,3,3);plot(t2,y5);grid on;xlabel(时间);ylabel(幅度);title(am解调音频信号);f5=fft(y5);w3=2/n3*0:n3-1;subplot(2,3,6);plot(w3,abs(f5);%绘制解调后信号频谱图grid on;title(am解调频谱);xlab

9、el(频率/pi);ylabel(幅度); %设计巴特沃斯滤波器进行滤波去噪n1,wc1=buttord(0.05,0.17,1,15);%确定低通滤波器的阶数和截止频率；b,a=butter(n1,wc1);%确定低通滤波器分子分母系数h,w=freqz(b,a);figure(2)plot(w,abs(h);%低通滤波器波形xlabel(w);ylabel(h);title(低通滤波器波形);m=filter(b,a,y5);wavplay(m,fs);lm=length(m);%滤波后信号长度tm=(0:lm-1)/fs;%设置横坐标wm=2/lm*0:lm-1;m=fft(m);fig

10、ure(3)subplot(2,1,1);plot(tm,m);grid on;title(滤波后波形);xlabel(t);ylabel(幅度);subplot(2,1,2);plot(wm,abs(m);title(滤波后波形频谱图);xlabel(w/pi);ylabel(幅度);%矩形窗和布莱克曼窗n=33;wc=0.3*pi;%基于经验的指标，其中n为理想低通滤波器阶数，wc为截止频率hd=ideal(n,wc);%调用理想低通滤波器函数w1=boxcar(n);%产生各种窗函数w2=blackman(n);h1=hd.*w1;%加窗设计各种fir滤波器h2=hd.*w2;th1=(

11、0:32)/fs;th2=(0:32)/fs;m=21184;fh1=fft(h1,m);%矩形窗频谱函数w=2/m*0:m-1;fh2=fft(h2,m);%布莱克曼窗频谱函数figure(4)subplot(2,2,1);plot(th1,h1)title(矩形窗时域);subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh1);title(矩形窗频域);subplot(2,2,3);plot(th2,h2);title(布莱克曼窗时域);subplot(2,2,4);plot(w,abs(fh2);title(布莱克曼窗频域)%解调后信号n3=length(y3)t2=0:n3-1;y

12、4=cos(pi*1/2*t2)y5=y3.*y4;%调制后的信号函数figure %滤波处理y6=conv(h1,y5);%用矩形窗对调制后信号进行滤波f6=fft(y6);n4=length(f6);ty6=(0:n4-1)/fs;w3=2/n4*0:n4-1;%sound(y6,fs);figure(5)subplot(2,2,1);plot(ty6,y6);title(矩形窗滤波后音频)subplot(2,2,2);plot(w3,abs(f6);title(矩形窗滤波后频谱)y7=conv(h2,y5);%用布莱克曼窗进行滤波f7=fft(y7);n5=length(f7);ty7=

13、(0:n5-1)/fs;w4=2/n5*0:n5-1;%sound(y7,fs);subplot(2,2,3);plot(ty7,y7);title(布莱克曼窗滤波后音频)subplot(2,2,4);plot(w4,abs(f7);title(布莱克曼窗滤波后频谱)实验五clc;clear;close;y,fs,bit=wavread(i do);y0=y(:,1);l=length(y0);%加三余弦混合噪声t0=(0:l-1)/fs;d0=0.05*cos(2*pi*3000*t0);t1=(0:l-1)/fs;d1=0.05*cos(2*pi*5000*t1);t2=(0:l-1)/f

14、s;d2=0.05*cos(2*pi*8000*t2);noise=d2+d1+d0;y1=y0+noise;%sound(y1,fs);a=length(noise);%绘制三余弦噪声音频图wa=2/a*0:a-1;noise=fft(noise);figure(1)subplot(2,3,4);plot(noise(1:150); xlabel(时间（s）)ylabel(幅值)title(三余弦信号音谱) subplot(2,3,1);%绘制三余弦噪声频谱图plot(wa,abs(noise);grid on; xlabel(w)title(噪声频谱)w0=2/l*0:l-1;%绘制加噪信

15、号音频y1=fft(y1);subplot(2,3,5)plot(w0,abs(y1);grid on; xlabel(w)title(加噪信号频谱)ly1=length(y1);ty1=(0:ly1-1)/fs;subplot(2,3,2);plot(ty1,y1);xlabel(时间（s）)ylabel(幅值)title(加噪信号音谱) m=rand(l,1)-0.5; %产生幅度为0.5的随机信号lm=length(m);y2=m+y0;%将噪声信号与原声音信号叠加wm=2/lm*0:lm-1;m=fft(m);figure(2)subplot(2,2,3);plot(m(1:150)x

16、label(时间（s）)ylabel(幅值)title(白噪信号音谱)subplot(2,2,1);plot(wm,abs(m);grid on; xlabel(w)title(噪声频谱)l=length(y2);ty2=(0:l-1)/fs;w=2/l*0:l-1;y2=fft(y2);subplot(2,2,4)plot(w,abs(y2);grid on; xlabel(w)title(加噪信号频谱)subplot(2,2,2);plot(ty2,y2);xlabel(时间（s）)ylabel(加噪信号幅值)title(加噪信号音谱); %设计滤波器进行滤波去噪n1,wc1=buttor

17、d(0.04,0.17,1,30);%确定低通滤波器的阶数和截止频率；b,a=butter(n1,wc1); %确定低通滤波器分子分母系数m=filter(b,a,y1);%用滤波器滤除三余弦噪声sound(m,fs);lm=length(m);%滤波后信号长度tm=(0:lm-1)/fs;%设置横坐标figure(1);subplot(2,3,3);plot(tm,m);%绘制滤波后的波形xlabel(t(s)ylabel(信号幅值)title(去噪后信号波形); k=fft(m); %滤波后的波形做离散傅里叶变换w=2*0:length(k)-1/length(k);subplot(2,3

18、,6)plot(w,abs(k);xlabel(w/pi)ylabel(幅度k)title(iir滤波器滤波后信号频谱);实验六.一clear all;clcy,fs,bit=wavread(i do);size(y)%查看读取信号的声道类型y1=y(: ,1);%对信号进行分列处理n=length(y1);%求信号y1的的长度t1=(0:n-1)/fs;f1=fft(y1);%对y1进行fft谱分析w=2/n*0:n-1;%w为连续频谱的数字角频率横坐标%sound(y,fs);%播放音乐信号figure(1)subplot(2,1,1);plot(t1,y1);title(音乐信号的波形)

19、;xlabel(t);ylabel(y1);subplot(2,1,2);plot(w,abs(f1);title(音乐信号的频谱);xlabel(w);ylabel(f1);%用iir滤波器滤波（低）n2,wc2=buttord(0.15,0.20,1,15);%确定低通滤波器的阶数和截止频率；b2,a2=butter(n2,wc2); %确定低通滤波器分子分母系数h,w=freqz(b2,a2);figure(2)subplot(2,3,1);plot(w,abs(h);%低通滤波器波形xlabel(w)ylabel(h)title(低通滤波器波形); m2=filter(b2,a2,y1

20、);%滤波lm2=length(m2);tm2=(0:lm2-1)/fs;subplot(2,3,2)plot(tm2,m2);xlabel(n)ylabel(信号幅值)title(低通滤波后波形); k2=fft(m2);%滤波后的波形做离散傅里叶变换l2=length(k2); w2=2*0:l2-1/l2;subplot(2,3,3);plot(w2,abs(k2);xlabel(数字角频率w)ylabel(幅度)title(低通滤波后频谱); %解调滤波后的频谱%用iir滤波器滤波（高）n,wc=buttord(0.15,0.20,1,15);%确定高通滤波器的阶数和截止频率；b,a=

21、butter(n,wc,high); %确定高通滤波器分子分母系数h1,w1=freqz(b,a);subplot(2,3,4);plot(w1,abs(h1);%高通滤波器波形xlabel(w1)ylabel(h1)title(高通滤波器波形); m=filter(b,a,y1); %滤波lm=length(m);tm=(0:lm-1)/fs;subplot(2,3,5);plot(tm,m);xlabel(n)ylabel(信号幅值m)title(高通滤波后波形); k=fft(m);l2=length(k); w2=2*0:l2-1/l2;subplot(2,3,6);plot(w2,a

22、bs(k);xlabel(数字角频率w)ylabel(幅度k)title(iir高通滤波后频谱);实验六.二clear all;clca,fs1,bit1=wavread(i do);b,fs2,bit2=wavread(风声);size(b)%查看读取信号的声道类型y2=b(:,1);%对信号进行分列处理n2=length(y2);%求信号y2的的长度t2=(0:n2-1)/fs2;f2=fft(y2);w2=2/n2*0:n2-1;%wavplay(y2,fs2);size(a)%查看读取信号的声道类型y1=a(: ,1);%对信号进行分列处理n1=length(y1);t1=(0:n1-1)/fs1;f1=fft(y1);w1=2/n1*0:n1-1;%w为连续频谱的数字角频率横坐标%wavplay(y1,fs1);fy1=abs(f1);%音乐1的幅度ay1=angle(f1);%音乐1的相位fy2=abs(f2);%音乐2的幅度ay2=angle(f2);%音乐2相位f1=fy1.*exp(j*ay2);%音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合x1=ifft(f1);n3=length(x1);tx1=(0:(n3-1)/fs1;w3=2/n3*0:n3-1;%wavplay(real(x1),fs1)