采样定理及在语音变采样

1、课 程 名 称数字信号处理实验课时4学时实 验 项 目 名 称 和 编 号采样定理及在语音变采样同组者姓 名实 验 目 的学会MATLAB勺使用，掌握 MATLAB勺程序设计方法；掌握在 Windows环境下语音信号采集的方法； 掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；设计型实验，创新型实验实 验 环 境MATLAB实 验 内 容 和 原 理1、采样定理：在进行模拟与数字信号的转换过程中，当采样大于最高频率的2倍时，则采样之后的数字信号完整的保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的510倍。2、采样频率：采样频率是指计算机每秒钟采样多少个声音样本，是描述声音文

2、件的音质、音频、衡量声卡、声音 文件的质量标准。采样频率越高，即采样的时间间隔越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据 越多，对声音波形的表示也越准确。3、采样位数与采样频率：采样位数即采样值或取样值,用来衡量声音波动变化的参数,是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数 字声音信号的二进制位数。采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。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。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。采样位数越多则捕捉到的信号越精确。4、利用MATLAB对语音信号进行分析和处理：采集语音

3、信号后，利用MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。5、 语音信号的滤波示意图：实 验 步 骤、语音信号的采集与分析、利用余弦函数构造一个高频噪声三、设计合适的滤波器，滤除高频噪声方法关键代码四、程序设计及仿真图形4.1用Matlab对原始语音信号进行分析clear;采样频率bits采样点数y,fs,bits=wavread('C:22.wav');%x 语 音数据 fssou nd(y,fs,bits); %话音回放n = len gth (y) ; %求出语音信号的长度Y=fft

4、(y, n); %傅里叶变换subplot(2,1,1);plot(y);title(' 原始信号波形');subplot(2,1,2);plot(abs(Y);title(' 原始信号频谱)4.2、给原始的 语音信号加上一个高频余弦 噪声，频率为(22050hz )。 %加噪声fs=22050;x=wavread('C:22.wav');f=fs*(0:511)/1024;Au=0.03;t=0:1/22050:(le ngth(x)-1)/22050;d=Au*cos(2*pi*5000*t);x2=x+d' d'y2=fft(x2,

5、1024);figure(1);plot(t,x2)title(' 加噪后的信号');xlabel('time n');ylabel('fuzhi n');figure(2)subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512);%plot(f,abs(y1(1:512);title('原始语音信号频谱');xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');subplot(2,1,2);plot(f,abs(y2(1:512);title('加噪后的信号频谱'

6、);xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');接上页)实 验 步 骤4.3、 设计合适的滤波器，滤除高频噪声，绘出滤波后的信号频域和时域波形:程序：%用双线性变换法设计巴特沃思低通滤波器 双线性变换法低通滤波器fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;ffs=22050;wc=2*fc/ffs;wp=2*fp/ffs;n,wn=ellipord(wp,wc,Ap,As);% 求阶数 N 和通带截止频率 n um,de n=ellip( n,Ap,As,w n);%设计椭圆滤波器freqz( num,de n,256,ffs);%画出

7、频率响应对噪音进行滤波：x=filter( nu m,de n, y);%滤波X=fft(x,4096);%FFT subplot(211),plot(x); title(' subplot(212),plot(abs(X); title('滤波后信号波形');滤波后信号频谱');法4.4、双线性变换法的带通滤波器和对噪音滤波关键代码fp=3000,8000;fc=1000,10000;Ap=1;As=100;ffs=22050 wc=2*fc/ffs;wp=2*fp/ffs;n,wn =ellipord(wp,wc,Ap,As);nu m,de n=ellip

8、( n,Ap,As,w n);freqz( nu m,de n,256,ffs);进行滤波：x=filter( nu m,de n, y);%滤波X=fft(x,4096);%FFT subplot(211),plot(x); title(' subplot(212),plot(abs(X); title('4.1、它的时域波形和频谱滤波后信号波形');滤波后信号频谱');4.2、对加噪后的语音进行分析，并画出其信号时域和频谱图。1ZO1510COD诃1U-r-MZoipomfloorHlDo2CD04CDQKMHi10000 *2000ID5Er%m0(34.

9、3、设计合适的滤波器，滤除高频噪声，绘出滤波后的信号频域和时域波形: 双线性变换法低通滤波器n-1o o5 o1 mp) Fpn一45書Frequpnny (Hz)Ouu l_u50JLUJ上ILL6000FretfBncy (Hi)eoou1C00D.<115-E4.|1主胃卢2CW600C3JJ0FiFriiiPr-j i'Hti1CC0JO滤波后进一步加深了对语音信号的了解和熟练了对Matlab的使用，让我对通信原理这门课程有了更加浓厚的兴趣。因为以前都是基于课本上所学的理论知识，然而通过这次课程设计之后才能真正理解其意义。在这次课程实验的过程中，我遇到不少的问题，比如刚开始，要录音的时候，没有选择正确的频率，导致在运行程序的时候，无法调用声音，经过后来的改正才可以。还有刚开始由于对滤波器的滤波原理 并不是很了解，于是我又翻出学过的数字信号处理课本，认真研究起各种滤波器，这才使我明白了大多数滤波器是如何工作，不再单单只是懂理论，理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论。总的来说，通过这次的课程设计我对语音信号有了