数字信号处理大作业

1、数字信号处理大作业班级1316029学名 陈志豪一 要求本次作业要求对一段音乐进行处理，该音乐包含了蜂鸣噪声，根据该段音乐，我们需处理以下问题：1.利用matlab软件对audio1211.wav音频信号进行数字信号采样，分别对采样后的信号进行时/频域分析，并提供仿真图和分析说明；2.设计合理的数字滤波器，滤去音频信号中的蜂鸣音，给出详细设计流程，并提供频域仿真图和分析说明；3.将数字滤波后的数字信号转换成wav格式音频文件二分析(1）通过播放所给音乐文件，很明显能听出wav文件中包含蜂鸣噪音，所以我们应该先分析频谱。在matlab下可以用函数wavread/audi

2、oread读入语音信号进行采样，我们可以通过wavread得到声音数据变量x和采样频率fs、采样精度nbits，在读取声音信号之后，利用读出的采样频率作为参数，这段音频读出的采样精度为16，fs为44100hz，所以我们将此后采集时间、fft的参数设置为fs，也就是44100hz。最后我们通过plot函数绘制出了音频信号与时间的关系图pic1，使用fft函数进行fft处理。处理后的信号频谱pic2，如下所示图1.音频信号与时间的关系图从图1横坐标我们看到t在9-10s之间截止，与我们在音乐播放器中显示的时间一致。图2.fft之后得到的频域分析结果图3.噪声读取图2为运用fft后得到的处理结果，

3、可以从中读取到，在293.7hz、4671hz附近幅值突然增大，可以确定为噪声干扰。所以我们应该针对频率附近进行滤波。如果针对性进行滤波处理，应该使用低通滤波器进行处理，去除这部分的噪音。之后需要选定滤波器并进行程序设计，在4671hz附近进行滤波,去除蜂鸣杂音。（2）我们需要对蜂鸣音进行除去，自然需要用到滤波器。所以第二步我们需要设计滤波器并给出详细流程。在第一问的频谱分析中，通过FFT我们已经知道噪音所在，所以我们需要针对这个问题设计参数。在这里我们选用巴特沃斯低通滤波器进行处理，我们需要设定好的参数有通带边界频率、阻带边界频率、通带最大衰减和通过阻带的最小分贝数（由buttord在mat

4、lab定义得）。我们要对于4671hz进行滤波，所以我们选定的两个边界频率应该分别大于和小于这一频率，将通带最大衰减和分贝数进行略微调整，之后用buttord函数进行计算，求得滤波器阶数和3db截止频率，用butter函数得到低通滤波器系统函数的系数。这部分计算程序由附录中的testbutter.m文件中给出。在工作区可以读取我们需要的值带入butter中处理。之后通过testbutter.m计算得到的3db截止频率和阶数构造的系统函数进行滤波。这部分程序我们在lvbo.m文件中给出。我们先用wavread进行采样，得到了信号、采样率和采样位数x、fs和nbits。之后利用这些采样得到的分量进

5、行滤波处理。由之前的testbutter我们可以得到阶数和3db截止频率。在处理过程中，我们对由testbutter所得代入的参数进行了微调。之后在程序中我们绘制时间与采集音频信号的关系图如下：图4.处理前后的对比从处理后的图像我们可以看出，我们定义处理后的音频信号为y，它的音频信号与时间的关系明显比最初提取的x信号波形规整的多，表现了滤波器起到了不错的效果。三 总结在这次设计作业中，我学习了很多关于滤波器的知识，使用matlab完成了这次滤波大作业。虽然成功的滤除了蜂鸣音，但是使用低通滤波器后，从音频效果中还是能听出一些正常的音乐频率分量被滤除，整体音色有了少许变化。这可能是因为滤波器设计不

6、够严谨精确所致，虽然进行了设计参数的微调，但还是将一部分不该滤除的分量也过滤掉了。相信经过更深入的学习后，以后能对滤除噪音有更好的理解，更准确的滤除掉噪音部分。频谱分析代码clc;clear;x,fs,Nbits=wavread('audio1221.wav');N=length(x);t=(0:N-1)/44100;figure(1)plot(t,x);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('pic1');f=44000*(0:N-1)/N;figure(2)plot(f,abs(fft(x)*2/N)

7、;title('pic2');%sound(x,fs);滤波处理去除蜂鸣，并保存处理后的音乐clear all;clc;x,fs,nbits=wavread('audio1221.wav');%读出信号，采样率和采样位数。 sigLength=length(x);Y = fft(x,sigLength);f=fs*(1:sigLength)/sigLength;stor=Y(1);Y(1)=0;absY=abs(Y);figure(1)subplot(2,2,1);plot(f,absY);xlabel('频率(Hz)');grid onaxis

8、(0,f(end)/2,0,500);t=(0:sigLength-1)/fs;subplot(2,2,2);plot(t,x);xlabel('时间(s)');grid ony1=x;Y0=Y;%设计巴特沃斯低通滤波器b,a=butter(14,0.106,'low'); y=filter(b,a,x);%用设计的滤波器进行滤波Y=fft(x,sigLength);Y(1)=0;absY=abs(Y);figure(1);subplot(2,2,3);plot(f,absY);xlabel('频率(Hz)');grid onaxis(0,f(end)/2,0,500);%确定坐标范围t=(0:sigLength-1