数字信号处理实验报告含噪语音信号的分析.docx
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数字信号处理实验报告含噪语音信号的分析
大连理工大学实验报告
学院（系）：
专业：
班级：
姓名：
学号：
组：
___
实验时间：
实验室：
实验台：
指导教师签字：
成绩：
实验五含噪语音信号的分析
一、实验目的和要求二、实验原理和内容
三、实验结果与分析
第一部分：
产生含噪的语音信号
首先分析原始的语音信号的波形和频谱:
[x,fs,bits]=wavread（'009.wav'）;
%sound（x,fs,bits）;
X=fft（x）;
t1=（0:
length（x）-1）*fs/length（x）-fs/2;
figure
（1）;
subplot（2,1,1）;
plot（x）;
axis（[0,400000,-2,2]）;
title（'原始语音信号时域波形'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t1,fftshift（abs（X）））;title（'原始语音信号的频谱'）;
%添加噪声
N=length（x）;
noise=0.3*randn（size（x））;
x1=x+noise;
X1=fft（x1）;
t2=（0:
length（x1）-1）*fs/length（x1）-fs/2;
%sound（x1,fs,bits）;
figure
（2）;
subplot（2,1,1）;
plot（x1）;title（'加噪语音信号时域波形'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t2,fftshift（abs（X1）））;title（'加噪语音信号的频谱'）;
利用MATLAB命令生成含噪语音信号：
wavwrite（x1,fs,16,'x1.wav'）;
将生成的x1.wav文件作为后续的GUI图形界面中用于分析的语音信号。
第二部分：
GUI的设计
首先搭建含有各个模块的界面：
利用callback在.m文件中对各个模块进行代码的编辑（下面列出主要部分）：
1、输入音频信号部分：
functiontext1_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletotext1（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
%读入一段音频文件
[filename,filepath]=uigetfile（'.wav','选择音频文件'）;
if（filename==0）
return;
end
audeofile=strcat（filepath,filename）;
globalfs;
globalyt;
[handles.tdata,fs,handles.NBITS]=wavread（audeofile）;
%绘制时域波形图
yt=handles.tdata;
t=[0:
1/fs:
（length（handles.tdata）-1）/fs];%信号的时域长度
subplot（handles.axes1）;
plot（t,handles.tdata）;
title（'输入f1的波形图'）;
%绘制频谱图
N=length（t）;
fftdata=fft（handles.tdata,N）;
fdata=abs（fftdata）;
df=fs/N;
f=[0:
df:
df*（N-1）]-fs/2;%求频率
subplot（handles.axes3）;
plot（f,fftshift（fdata））;
title（'输入F1（w）的频谱'）;
2、设置低通部分：
functionpopupmenu2_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletopopupmenu2（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
%Hints:
contents=cellstr（get（hObject,'String'））returnspopupmenu2contentsascellarray
%contents{get（hObject,'Value'）}returnsselecteditemfrompopupmenu2
fc=str2double（get（handles.edit1,'String'））;
globalfs;
globalbz;
globalaz;
wp=2*fc/fs;
ws=2*1.2*fc/fs;
ap=3;as=18;
[N,wn]=buttord（wp,ws,ap,as）;
[bz,az]=butter（N,wn）;
[H,W]=freqz（bz,az）;
subplot（handles.axes4）
plot（W,20*log10（abs（H）））;
xlabel（'频率/弧度'）;
ylabel（'对数幅频响应/dB'）;
axis（[00.3*pi-5010]）;
title（'低通滤波器的频率响应'）;
3、输出音频信号部分：
functiontext3_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletotext3（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
globalfs;
globalbz;
globalaz;
globalyt;
mm=filter（bz,az,yt）;
t=[0:
1/fs:
（length（yt）-1）/fs];%信号的时域长度
subplot（handles.axes2）;
plot（t,mm）;
%axis（[01001]）;
title（'输出f2的波形图'）;
%绘制频谱图
N=length（t）;
fftdata=fft（mm,N）;
fdata=abs（fftdata）;
df=fs/N;
f=[0:
df:
df*（N-1）]-fs/2;%求频率
subplot（handles.axes5）;
plot（f,fftshift（fdata））;
title（'输出F2（w）的频谱'）;
第三部分GUI界面的操作
首先是运行出的GUI界面：
然后选择音频文件：
添加了音频文件后的波形和频谱：
观察频谱，取截止频率为1000Hz，选择低通滤波器：
得到滤波器的频率响应（单位为db）：
最后点击输出音频信号，得到滤波后的频谱和时域波形：
对比GUI界面滤波后的信号，该信号与原始语音信号基本相似，噪声的影响已经很小。
四、实验建议与体会
做完本实验遇到了以下问题：
首先是关于设置低通滤波器，由于只知道截止频率，而不知道阻带衰减和通带衰减，所以只能人为的设置，阻带截止频率为通带的1.2倍，通带衰减为3db，阻带衰减为18db，这里会存在误差。
然后是关于滤波，运用mm=filter（bz,az,yt）函数，但是输入语音信号在不同的函数中不能直接拿来用，所以就将输入的语音信号定义为全局变量globalyt，从而用在输出音频信号的函数中。
同时为了保证取样频率fs在各函数中都能被利用，所以也设置globalfs作为全局变量。
作为本学期最后一个数字信号处理实验，经过该实验，我的MATLAB编程能力又有了近一步的提升。
最后感谢老师本学期的指导。
THANKS!
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