基于MATLAB的語音信號處理--課程設(shè)計(jì)

1、數(shù)字信號處理設(shè)計(jì)報(bào)告基于matlab的語音信號處理物理與電子工程學(xué)院專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)班級2013級勵(lì)志班學(xué)號 130306044姓名鄭芳目錄摘要11設(shè)計(jì)要求22設(shè)計(jì)原理32. 1fir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)32. 1. 1利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)fir濾波器32. 1.2頻率采樣法42.2 itr數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)42.2. 1脈沖響應(yīng)不變法52.2.2雙線性變換法53設(shè)計(jì)內(nèi)容63.1設(shè)讓的框圖63. 2語音錄制6設(shè)計(jì)錄音要求64、fir&iir濾波器的matlab設(shè)計(jì)74. 1 fir濾波器的設(shè)計(jì)74. 1. 1 fir低通濾波器的設(shè)計(jì)74. 1.2 ftr帶通濾波器的設(shè)計(jì)84.2 1ir濾波

2、器的設(shè)計(jì)94.2. 1 iir低通濾波器的設(shè)計(jì)94.2.2 iir帶通濾波器的設(shè)計(jì)105、語音分析125.1語音信號的頻譜分析125. 2逐字濾波135.2. 1用fir&iir低通濾波器對“物”和“電”分析135.2.2用fir&iir帶通濾波器對“學(xué)”和“院”分析19六總結(jié)27參考文獻(xiàn)28本文是利用matlab對語音信號進(jìn)行頻譜分析和處理。利用matlab可以快速 有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與仿真，同時(shí)也介紹了有限長單位沖擊響應(yīng) fir&iir低通濾波器和帶通濾波器的設(shè)計(jì)原理與步驟，采集一段“物電學(xué)院”的 語音，通過matlab作圖畫出聲音的時(shí)域波形，進(jìn)行處理和頻譜

3、分析，其中涉 及采樣頻率、采樣位數(shù)的概念，采樣定理。關(guān)鍵字：頻譜分析；matlab;濾波器1設(shè)計(jì)要求(1) 、錄取木人的“物電學(xué)院”咅頻信號，作圖畫出聲咅的時(shí)域波形，對 其進(jìn)行頻譜分析，畫出其頻域波形。(2) 、設(shè)計(jì)一個(gè)iir低通濾波器，對“物”字和“電”字音頻信號逐字濾 波。畫出濾波后的音頻信號的時(shí)域和頻域波形，結(jié)合波形比較濾波前后的 時(shí)域和頻域信號。(3) 、設(shè)計(jì)一個(gè)fir低通濾波器，對“物”字和“電”字咅頻信號逐字濾 波。ifhi出濾波后的音頻信號的吋域和頻域波形，結(jié)合波形比較濾波前后的 時(shí)域和頻域信號。(4) 、設(shè)計(jì)一個(gè)iir帶通濾波器，對“學(xué)”字和“院”字音頻信號逐字濾 波。畫出濾波

4、后的音頻信號的時(shí)域和頻域波形，結(jié)合波形比較濾波前后的時(shí) 域和頻域信號。(5) 、設(shè)計(jì)一個(gè)fir帶通濾波器，對“學(xué)”字和“院”字咅頻信號逐字濾 波。畫出濾波后的音頻信號的時(shí)域和頻域波形，結(jié)合波形比較濾波前后的時(shí) 域和頻域信號。2設(shè)計(jì)原理2. 1 fir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)fir設(shè)計(jì)濾波器的設(shè)計(jì)任務(wù)是選擇有線長度的h(n),使傳輸函數(shù)h)滿足要求。線性相位fir濾波器有兩種設(shè)計(jì)方法：窗函數(shù)法和頻率采樣法。設(shè)計(jì)過程一般包括以下三個(gè)基本問題：(1) 、根據(jù)實(shí)際要求確定數(shù)字濾波器性能指標(biāo)(2) 、用一個(gè)因果穩(wěn)定的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這個(gè)理想性能指標(biāo)(3) 、用一個(gè)冇限精度的運(yùn)算去實(shí)現(xiàn)這個(gè)傳輸函數(shù)。2. 1.1利用

5、窗函數(shù)法設(shè)計(jì)fir濾波器這種方法一般是先給定所要求的理想濾波器的頻率響應(yīng)h&")，要求設(shè)n1計(jì)一個(gè)fir濾波器頻率響應(yīng)h ( ejw ) =xhejwn去逼近理想的頻率響應(yīng)/i-0h然而，窗函數(shù)法設(shè)計(jì)fir濾波器是在是時(shí)域中進(jìn)行的，因此，必須首 先由理想頻率響應(yīng)hd£)的傅立葉反變換推導(dǎo)出對應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)仏)：ha(")=缶汕")ejwn dw由于/7/z)是矩形頻率特性，故比小一定是無限長的序列，且是非因果 的。而要設(shè)計(jì)的是fir濾波器。其h(n)必定是冇限長的，所以要用冇限長的h(n) 來逼近無限長的仏)，最有效且簡單的方法是截?cái)鄟?oh(

6、l(/)曲hd 亠h (n)亠h(/)同時(shí)窗函數(shù)對濾波器頻率響應(yīng)有一定的影響：出現(xiàn)過渡帶、通帶和阻帶內(nèi)產(chǎn) 生波動(dòng)，也稱為吉布斯效應(yīng)。它直接影響濾波器的性能。為了克服吉布斯效應(yīng)，窗函數(shù)的要求：頻率特性的主瓣寬度盡量窄、與主瓣 的幅度相比，旁瓣盡可能小，把能量盡量集中在主瓣中。2. 1. 2頻率采樣法頻率采樣法是從頻域出發(fā)，將給定的h&")加以等間隔采樣n然后以此he 作為實(shí)際數(shù)字濾波器的頻率特性的采樣值h(k),即令 h伙)=hae%. 2標(biāo)伙=伙)，k二o, 1,., n1"一 n由h/)通過內(nèi)插公式得到h或h(£') o在h(k)內(nèi)插求h(ejw

7、)時(shí)口j利用 matlab 中的函數(shù) h=rcal (ifft (ii, n)和db, mag, pha, grd, w=freqz_m(h, 1)來實(shí) 現(xiàn)。增大阻帶衰減三種方法：(1) 、加寬過渡帶寬，以曬牲過渡帶換取阻帶衰減的增加；(2) 、過渡帶的優(yōu)化設(shè)計(jì)(3) 、增大n2.2 iir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)iir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)最常用的方法是利用模擬濾波器設(shè)計(jì)的方法，利用模擬濾 波器設(shè)計(jì)，將模擬域轉(zhuǎn)換為數(shù)字域h,最常用的轉(zhuǎn)換方法為脈沖響應(yīng) 不變法和雙線性變換法。設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器一般包括3個(gè)基本步驟：(1) ：按照實(shí)際要求確定濾波器的性能指標(biāo)；(2) :用一個(gè)因果穩(wěn)定的系統(tǒng)函數(shù)h(z)去逼近這個(gè)性能

8、指標(biāo)；(3) ：用一個(gè)冇限精度的算法去實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)；2. 2. 1脈沖響應(yīng)不變法用數(shù)字濾波器的單-位脈沖響應(yīng)序列/1（«）模仿模擬濾波器的沖擊響應(yīng)ha，讓 加刃）止好等于力“的采樣值，即h(n) = ham其中t為采樣間隔，如果以 比“）及h分別表示仕的拉氏變換及加力的z 變換則k)h（z）|嚴(yán)£仕g-丿c 1 zr=ao1在mat lab中，可用函數(shù)imp invar實(shí)現(xiàn)從模擬濾波器到數(shù)字濾波器的脈沖響 應(yīng)不變映射。2. 2. 2雙線性變換法s平面與z平面之間滿足下列映射關(guān)系s平面的虛軸單值地映射與z平面的單位圓上，s平面的左半平面完全映射到z平面的單位圓內(nèi)。在mat

9、lab屮，可用函數(shù)bilinear實(shí)現(xiàn)從模擬濾波器到數(shù)字濾波器的雙線性變 換映射。模擬傳輸函數(shù)通常是：butter> chebyl、chcby2> cllip> bcssclfo butter 低通傳輸函數(shù)在de處冇一個(gè)最大平旦的幅度響應(yīng)，且隨著頻率增加幅度響應(yīng)單 調(diào)的減少。3設(shè)計(jì)內(nèi)容3. 1設(shè)計(jì)的框圖頻譜分析截取錄音“物”hr低通濾波器語音錄制截取錄音“電”fir低通濾波器截取錄音“學(xué)”整體頻譜分析截取錄音“院”fir帶通濾波器fir帶通濾波器頻譜分析a頻譜分析整體設(shè)計(jì)框圖圖3. 2語音錄制設(shè)計(jì)錄音要求(1) 、用計(jì)算機(jī) 開始一所有程序一-附件一錄音機(jī)，錄取本人的“物電學(xué)

10、院”音頻信號，吋間約為3秒。(2) 、格式為8khz采樣，8位量化，單聲道，以自已名字命名的.wm文 件。電腦錄音格式為wma,下載了千千靜聽進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化。4> fir&iir濾波器的matlab設(shè)計(jì)4. 1 fir濾波器的設(shè)計(jì)4.1.1 fir低通濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)fir低通濾波器，通帶截止頻率為3400hz,阻帶截止頻率為 3550hz,阻帶衰減為25db,通帶衰減為ldb程序：fs=8000;ts=l/fs;rp=l;rs=25;wp=2*pi*3400/fs;ws=2*pi*3550/fs;bfl=ws-wp;wc=(wp+ws)/2;ml=ceil(rs-7. 95)

11、/(2. 286*bfl)+l;nl=ml+l;betal=01102*(rs-8. 7);window= (kaiser (nl, bet al);bl=f ir 1 (mb wc/pi window);figure(9);freqz (bl, 1, 512);title(?切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng)')；|08060.402tine dotran£2 2&s102030405060-100020.40608q window design & analyst too!* <=>file ssv took window help0倉b幻爐no

12、rmalzed frtqueacy (»x remempwmdlh (.3c6): 0039083lew?sctor 0 03%-vmrxtow usiselect winders to displayadd 合 new window |copywlnciow2ddeletename:wndow_1type：hamminglength:|6< isamplingsymmetricapplycerent xmndar/ informal on切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng)mp)<dpwu詈0.10.20.30.40.50.60.70.80.91normalized fre

13、quency (xz rad/sample)(s<da6ap) aswlldo20oo600.10.20.30.40.50.6070.80.91normalized frequency (xz rad/sample)4. 1. 2 fir帶通濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)fir帶通濾波器，通帶截止頻率為looiiz、8000iiz；阻帶截止 頻率為ohz、8100hz,阻帶衰減為25db,通帶衰減為ldbclc;clear allfs=16200;fs=fs;rs 二25;fp= 100, 8000 ;fsl= 0,8100; wp=2*pi*fp/fs;ws=2*pi*fsl/fs;bf=wp(

14、l)-ws(1);wc=wp+bf/2;ml=ceil(rs-7. 95)/(2. 286命f)+1;nl=ml+l;betal=0. 1102* (rs-8. 7);window= (kaiser (nl, bet al);bl=f ir 1 (ml. wc/pij ' bandpass', window); figure(15);freqz(bl, 1, 512);title (?fir通通廳波器的頻率響應(yīng)')；fir帶通通濾波器的頻率響應(yīng)2000.10.20.30.40.50.6070.80.91normalized frequency (xz rad/sampl

15、e)20mp) apn-eg 乏-605000(saaj6ap) as£d-10000-1500000.10.20.30.40.50.60.70.80.91normalized frequency (xz rad/sample)oo50-200004.2 iir濾波器的設(shè)計(jì)4. 2.1 iir低通濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)1ir低通濾波器，通帶截止頻率為3400hz,阻帶截止頻率為 3550hz,阻帶衰減為25db,通帶衰減為ldbfs=8000;ts=l/fs;wp=2*pi*3400/fs;ws=2*pi*3550/fs;rp=l;rs=25; wpl=2/ts*tan(wp/2);w

16、s1=2/ts*t an(ws/2);rij wn =cheb 1 ord (wp 1, wsl rp, rs, ? s?);bj a=chebyl (n3 rp, wn, * ) ; bz, az=bilinear (b3 a, f s);h, w =f reqz (bz3 az);figure(6);f reqz (bz, az, 512, f s); title ('切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng)');切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng)mp) apn 七 u6e 乏l o o o35001000150020002500300035004000frequency (hz)(

17、sa>a)6<dp) 3s?do o205001000150020002500300035004000frequency (hz)4. 2.2 iir帶通濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)iir帶通濾波器，通帶截止頻率為looilz、8000hz；阻帶截止頻 率為0hz、8100hz,阻帶衰減為25db,通帶衰減為ldbfs=16400;fdpli=100;fdp2i=8000;% 通帶截止頻率f dsli=0 ;f ds2i=8100 ;%組帶截止頻率rp3i=l;rs3i=25;wdpli=2*pi*fdpli/fs;wdp2i=2*pi*fdp2i/fs;wds2i=2*pi*fdsli/

18、fs;wds2i=2*pi*fds2i/fs;wdp1i=t an(wdp1i/2); vhp2i=t an(wdp2i/2);wdsli=taii(wds2i/2) ; wds2i=t aii(wds2i/2) ; %按頻率轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換'預(yù)畸變b=wdp2i-wdpli;w3i = wdp 1 i*wdp2i/wds 1 i ; %調(diào)整截止頻率蜃數(shù)。wo = (wdpli*wdp2i)a0. 5;wp3i = 1; %歸一化，求低通原型的羞數(shù)。ws3i = -(wdp1i*wdp2i)-wds2ia 2)/(b*wds2i);n3i,wn3i=buttord(wp3i,ws3i,

19、rp3i,rs3ijs)； %計(jì)算模擬濾波器的最小階數(shù) b31j a3i=butter (n3ij wn3i,j s') ;%設(shè)計(jì)模擬原型濾波器numi33 deni3= lp2bp (b3ij a3i, wo, b);bz3ij az3i = bilinear (numi3j deni3, 0. 5) ; %雙線性變換|hj w = freqz(bz3ij az3i, 512);figure(12);subplot(211);plot(w/pi, 20*logl0(abs(h);grid; ylabel (? gain，);title(，巴特沃茲口r帶通濾波器')axis (

20、0 1 -80 5);subplot(212);plot (w/pij angle (h) ; grid; xlabel (' w/pi? )$ ylabel (' phase?;巴特沃茲iir帶通濾波器5語音分析5. 1語音信號的頻譜分析作圖畫出聲音的時(shí)域波形，對其進(jìn)行頻譜分析，畫出其頻域波形。%語音時(shí)域圖yjfs,nbits=wavread ('鄭芳)；將wax文件轉(zhuǎn)換成變重fs.nbits,%顯示采樣頻率和里化比特 sound(y,fs,nbns);figure(l)；subplot(211);plot (y) :title(*原始語音信號);xlabel (&#

21、39; 時(shí)間 n );ylabek7 音里 n );%語音頻譜圖n=20000;y_f=fft (y.n);magx=abs(y_f(l:l:n/2+l);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pi, inagx) ;%畫出頻譜囹xlabel (' 頻率(單位：hz)');ylabel (' magx，);title c語音信號頻譜)；grid on;原始語音信號語音信號頻譜有圖可看出從時(shí)域幅度譜中可直觀看到“物電學(xué)院”四個(gè)字的信號分布時(shí)段, 頻譜圖可看出聲音頻譜成分主要集屮在200700hz之間。5. 2逐字濾波

22、5. 2. 1用fir&iir低通濾波器對“物”和“電”分析設(shè)計(jì)低通濾波器，通帶截止頻率為3400hz,阻帶截止頻率為3550hz,阻 帶衰減為25db,通帶衰減為lclbo對“物”字和“電”字音頻信號逐字濾波。 1、用f1r低通濾波器對“物”和“電”分析濾波前(物)：卜語音時(shí)域圖(物)yl,fsjnbits=wavread ('鄭芳'，1 13000) ;% 將文件轉(zhuǎn)換成變里fs.nbits,%顯示采樣頻率和里化比特sound (ybfs.nbits);figure(2);subplot (211);plot (yl);title(，原始語音信號(物)；xlabel

23、('時(shí)間 n );ylabel ('音重 n,);%語音頻譜圖n=20000;y_f=fft(yl, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+1);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pij magx) ;%畫出頻譜圖xlabel c 頻率(單位：hz)');ylabel (? magx?);titlec語音信號頻譜)；grid on;濾波后(物)：ylfs,nbits=wavread ('鄭芳'，1 13000);fs=fs;fpl=3400;%通帶截止頻率3400hzf si二3550

24、;%阻帶截止頻率3550hzasl=25;%阻帶衰減25dbwpl=2*pi*fpl/fs;wsl=2*pi*fsl/fs;bfl=wsl-wpl;wcl=(wpl+wsl)/2;ml=ceil (as 1-7. 95)/(2. 286祁fl) )+1俺按凱澤窗計(jì)算濾波器階數(shù)n1=m1+1;betal=0 1102*(asl-8.7);window= (kaiser (nl, betal) ; %求凱澤窗窗函數(shù)bl=f ir 1 (ml, wcl/pij window) ;% wcl/pi為歸一化，窗函敎法設(shè)計(jì)函數(shù) figure(9);f reqz (bl, 1, 512);titlecfir

25、低通廳波器的頻率響應(yīng))；y_low = filter (bl, 1, yl) ;%對信號“物"進(jìn)行低通濾波soundfsj nbits);figure(lo);subplot(211);plot(y_low);titlec信號(物)經(jīng)過fir低通濾波器(時(shí)域);n=20000;y_f=fft(y.low, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+l);k=0:1:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pij magx)俺畫出頻譜囹xlabel 頻率(單位：hz)');ylabel (? magx?);title ('

26、信號(物)經(jīng)過fir低通濾波器(頻域)、)；0150.10.050200040006000800010000 12000 14000-0050.1前（物）貌fir低恥般（刪）40i5000400030002000 刃 九 w oo2、用fir低通濾波器對“電”分析濾波前（電）:%語音時(shí)域圖（電）y2,fs, mbits =wavread （，鄭芳 13000 19000） ;% 將wax文件轉(zhuǎn)換成變里fsnbits,%顯示采樣頻率和里化比特sound（y2,fsj kbits）;figure（3）;subplot（211）;plot （y2）;title（，原始語音信號（電）；xlabel （

27、'時(shí)間 n ）;ylabel （'音里 n?）;%語音頻譜囹（電）n=20000;y_f=fft （y2,n）;magx=abs（y_f（1:1:n/2+1）;k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot（212）;plot （w/pij magx）泮畫出頻譜囹xlabel （'頻率（單位：hz）'）;ylabel （' magx?）;title （'語音信號頻譜'）；grid on;濾波后（電）:y2,fs,nbhs二屮劉read ('鄭芳 13000 19000) ;% 將mw文件轉(zhuǎn)換成變重 fs=fs;

28、fpl=3400;%通帶截止頻率3400hzfsl=3550;%阻帶截止頻率3550hzasl=25;%阻帶衰減25dbwpl=2*pi*fpl/fs;wsl=2*pi*fsl/fs;bfl=wsl-wpl;wcl=(wpl+wsl)/2;ml二ceil (as 1-7. 95)/286褐fl) )+1;%按凱澤窗計(jì)算濾波器階數(shù)n1=m1+1;|betal=o 1102*(asl-87);window= (kaiser (nl, bet al) ; %求凱澤窗窗函數(shù)bl=f ir 1 (mlwc 1/pij window) ;% wcl/pi為歸一化窗函數(shù)法設(shè)計(jì)函敎 figure(9);fre

29、qz (bl, 1, 512);tit "('fir低通濾波器的頻率響應(yīng)');y_low = filter (bl, 1, y2)俺對信號“電"進(jìn)行低通濾波sound (y_lowj fs, nbits);figure(11);subplot(211);plot(y_low);title"信號(電)經(jīng)過fir低通濾波器(時(shí)域);n=20000;y_f=fft(y_lowi, n);magx=abs(y_f(l:l:n/2+l);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pij magx)俺畫出頻譜

30、圖xlabel (?頻率(單位：hz)');ylabelc magx，);title(，信號(電)經(jīng)過fir低通遽波器(頻域)；0.1ox%鯛（電）魏神恥觸幗）010110002000300040005w06000700010002000 3ow 40005000600070m1w020003000400050006000斛(戦:hz)觴（電）豹袖恥觸（剜）1510x 6 弱 e100020003000400050006000辭(單仏hz)2. iir低通濾波器對“物”和“電”進(jìn)行分析iir:濾波后yl,fs,nbits=wavread ('鄭芳'，1 13000);y

31、2,fs,nbits=wavread (，鄭芳 13000 19000);fs=fs;fpli=3400;% 通帯截止頻 $3400hzfsli=3550;% 阻帯截止頻 3550hzwp1i=2*pi*fp1i/fs;wsli=2*pi*fsli/fs;rp 1 i= 1 ;%通帶衰減1曲rsli=25;% 阻帶衰減 25dbts=l/fs;wp1i=2/ts*t an(wp1i/2);wsli=2/ts*tan(wsli/2) ; %按頻率轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，預(yù)畸變nli, wnli=cheblord(wplij wsli, rpli, rsli,' s') ; %計(jì)算模擬濾

32、波器的最小盼數(shù)bli, ali=chebyl (nli, rpli, wnli,? s') ;%設(shè)計(jì)模擬原型 1 慮波器bz 1 ij az 1 i =bilinear (b1 ij ali5 f s) ; %運(yùn)用雙線性變換法得到數(shù)宇濾技器傳謹(jǐn)函數(shù) figure(6);f reqz (bzli, azli, 512, f s);titlec切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng)');y_lowi = filter (bzli, azli, yl);sound(y_lowi3 fs, nbits);figure (7);subplot (211);plot(y_lowi);信號(物)經(jīng)

33、過hr低通濾波器(時(shí)域)；subplot(212);n=20000;y_f=fft(y_lowi, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+l);k=0:1:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pi, magx) 畫出頻i普囹|oc一書)霍蠢«琵(edlrji(e)魚至芻)煤f i 1 i i fx6eixi奈olrll噩蔓尋 s- 1 f §二二遇探)«s集續(xù)®崔 xnpf® (畀)dit53?一 (zbhi j二(zh “也冊)m探 jfqeeeb探曲9遷(鹽em.r?d>二。旨

34、二zz-ho-dqrh*n、-hd咅 0常盍 £二2&二07巴(u+z、n 二二)4口«喘女那 e-£匸咅1口二勒電口00002總 -(ez)-hotdqnsdir®j2? 二 mo-cl&-hoid二二 z二。tdq£ 二8)<巳鋁二 sngng?hpwta)punos ""曲盤=常攔二料 dme-rrnq 二 3s«hh pwjj 二(罐探)部按拱ffl審211圮撚(異)dlr地一 («zehi j -eqela 二nh :也冊)m探 jfqtx10002000300040005

35、0006000700001is號(電)荻irfci赫酗期0.1100020003000400050006000孵（鮒：hz）20.1i4000hz) mfi: 3000(1 20001000m6ee圖(b)通過sound冋放音頻，發(fā)現(xiàn)經(jīng)iir低通濾波前后的音頻物無明顯變化，符合圖a、 圖b反應(yīng)出濾波前后變化不大的特點(diǎn)。分析其原因是濾波器截止很高，絕大部分 原信號都能無衰減通過5. 2.2用fir&iir帶通濾波器對“學(xué)”和“院”分析設(shè)計(jì)一個(gè)fir&iir帶通濾波器，通帶截止頻率為100hz、8000hz,阻帶 截止頻率為ohz、8100hz,阻帶衰減為25db,通帶衰減為ldb

36、1用fir帶通濾波器對“學(xué)”和“院”進(jìn)行分析濾波前(學(xué))：%語音時(shí)域圖(學(xué))y3,fs,nbits=wavread c 鄭芳 19500 255001) ;% 將wax文件轉(zhuǎn)換成變里fs.nbits,%顯示采樣頻率和星化比特sound(y3,fs, mbits);figure(4);subplot(211);plot (y3) ;title(?原始語音信號(學(xué))；xlabel ('時(shí)間 n );ylabel(,音重 n );%語音頻譜囹n=20000;y_f=fft(y3, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+1);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;sub

37、plot(212);plot (w/pi, magx) ;%畫出頻譜圖xlabel 頻率(單位：hz)');ylabel (? magx,);titlec語音信號頻譜)；grid on;濾波前(院)%語音時(shí)域圖(院)y4,fsjnbits=wavread ('鄭芳26(300 29050) ;% 將wax文件轉(zhuǎn)換成變里fs,nbits,%顯示采樣頻卒和里化比特sound (y4,fs,nbits); figure(5);subplot(211);plot (y4) :titlec'原始語音信號(院)');xlabel ('時(shí)間 ri );ylabel(,

38、音里 n );%語音頻譜圖(院)n=20000;y_f=fft(y4, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+l);k=0:1:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pi, magx)俺畫出頻譜囹xlabel (* 頻率(單位：hz)');ylabel (' magx,);titlec語音信號頻譜')；grid on;濾波后(“學(xué)”和“院”)%fir帯通濾波y3jfsjnbits=wavread ('鄭芳 19500 25500) ;% 將wax文件轉(zhuǎn)換成變里fs=16200;fs=fs;as3=25;fp3

39、= 100, 8000 ;fs3= 0,8100;wp3=2*pi*fp3/fs;ws3=2*pi*fs3/fs;bf3=wp3(1)-ws3(1);wc3=wp3+bf3/2;m3=ceil (as3-7. 95)/(2. 286*bf3) )+1俺按凱澤窗計(jì)算濾波器階數(shù)n3=m3+1;beta3=0. 1102* (as3-8. 7);window= (kaiser (n3, beta3) ; %求凱澤窗窗函數(shù)b3=f ir 1 (m3, wc3/pi, ' bandpass', window) ;%帯通濾波器 figure(15);freqz (b3, 1, 512) 數(shù)

40、豐濾波器頻率響應(yīng)title ('fir帯通濾波器的頻率響應(yīng)')；y.daitong = filter (b3, 1,y3) ;%對信號“學(xué)“進(jìn)行帶通慮波sound (y_dait ong, fs, nbits);figure(16);subplot(211);plot(y_daitong);titlec信號(學(xué))經(jīng)過fir帶通濾波器(時(shí)域);n=20000;y_f=fft(y.lowi, n);magx=abs(y_f(l:l:n/2+l);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k;subplot(212);plot (w/pi3 magx) ;%畫出頻譜囹xlabe

41、l c 頻率(單位：hz)');ylabelc magx");title('信號(學(xué))經(jīng)過fir帯通濾波器(頻域)； grid on;y_daitong = filter(b3, 1,y4) ;%對信號“院”進(jìn)行帶通處皮sound(y_dait ong fs mbits);figure(17);subplot(211);plot (y_dait ong);titlec信號(院)經(jīng)過fir帶通濾波器(時(shí)域)；n=20000;y_f=fft(y.lowi, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+l);k=0:1:n/2;w=2*5500*pi/n*k; subp

42、lot(212);plot (w/pi3 magx)俺畫出頻譜囹xlabelc 頻率(單位：hz)');ylabel (' magx');titlec信號(院)經(jīng)過fir帶通遽波器(頻域)；grid on;孵偉仏hz）300100020003000400050006000解（ifi： hz）0此處帶通濾波器對100hz附近的信號有抑制作用，從圖屮可以明顯看到100hz以卜信號完全被抑制。2用iir帶通濾波器對“學(xué)”和“院”進(jìn)行分析 濾波后（“學(xué)”和“院”）%iir通濾波y3,fs,nbits=wavread ('鄭芳 19500 25500) ;% 將wav文件

43、轉(zhuǎn)換成變里 y4,fs,nbits=wavread ('鄭芳 26000 29050) ;% 將wax文件轉(zhuǎn)換成變里 fs=16400;fdpli=100;fdp2i=8000;% 通帶截止頻率 fdsli=0;fds2i=8100;% 組帶截止頻至rp3i=l;rs3i=25;wdpli=2*pi*fdpli/fs;wdp2i=2*pi*fdp2i/fs;wds2i=2*pi*fdsli/fs;wds2i=2*pi*fds2i/fs;wdp1i=t an(wdp1i/2);wdp2i=t an(wdp2i/2);wdsli=tan(wds2i/2) ; wds2i=tan(wds2i

44、/2) ; %按頻率轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換'預(yù)畸變 b=wdp2i-wdpli;w3i = wdpli*wdp2i/wdsli; %調(diào)整截止頻率參數(shù)。wo = (wdpli*wdp2i) a0. 5;wp3i = 1;務(wù)歸一化，求低通原型的羞數(shù)。ws3i = -(wdp1i*wdp2i)-wds2ia 2)/(b*wds2i);n3i, wn3i=butt ord(wp3i, ws3ij rp3i, rs3ij ' s') ; %計(jì)算模擬謔波器的最小階數(shù) b3i, a3i=butter (n3i, wn3i,' s') ;%設(shè)計(jì)模擬原型濾波器numi3j de

45、ni3= lp2bp (b3ij a3i, b);bz3ij az3i = bilinear (numi33 deni33 0. 5) ; %雙線性變換hj w = freqz (bz3i, az3i, 512);figure(12);subplot(211);plot (w/pi, 20*logl0(abs(h);grid; ylabel (? gain');巴特沃茲iir帯通濾波器')axis (0 1 -80 5);subplot (212) ;|plot (w/pij angle (h) ; grid; xlabel (' w/pi" ylabel (

46、 phase" ) ;| y_daitongi = filter (bz3i, az3i, y3) ;%對信號"學(xué)"進(jìn)行帶通濾波 sound (y_daitongij fs mbits);figure(13);subplot(211);plot(y_daitongi);titlec信號(學(xué))經(jīng)過hr帯通濾波器(時(shí)域)；n=20000;y_f=fft(y.lowi, n);magx=abs(y_f(1:1:n/2+1);k=0:l:n/2;w=2*5500*pi/n*k; subplot(212);plot (w/pij magx)俺畫出頻譜囹xlabel (' 頻率(單位：hz)');ylabel (' magx?);title c信號(學(xué))經(jīng)過hr帶通濾波器(頻域)；grid on;y.daiton