回波的產(chǎn)生與消除

1、一、回波的產(chǎn)生與消除【設(shè)計原理】1、聲音信號x 的產(chǎn)生:聲音信號x ,既可以從現(xiàn)成的聲音文件(.wav 中獲取;也可以利用MATLAB 錄音命令現(xiàn)行錄制(可自行設(shè)置采樣頻率等錄音參數(shù)。2、帶回聲的聲音信號y 產(chǎn)生:帶回聲的聲音信號,可以表達(dá)為在原信號的基礎(chǔ)上疊加其延時衰減的分量。假設(shè)只有一個回聲的情況下,可簡化其模型為:y(n=x(n+ax(n-N (式1a 為反射系數(shù);N 為延遲時間。思考: 分別改變反射系數(shù)a 和延遲時間N 的大小,播放產(chǎn)生的回聲信號y ,分析反射系數(shù)a 和延遲時間N 對原始聲音的影響。3、回聲消除如何從信號y 中恢復(fù)出信號x ?即是(式1的一個逆向求解過程。因此回聲消除的

2、關(guān)鍵可以通過(式1的模型建立從信號y 中恢復(fù)信號x 的模型。只要恢復(fù)模型建立,即可將信號y 作為輸入信號,求得恢復(fù)后的信號x 。4、從信號y 中估計反射物的距離從信號y 中估計反射物的距離,可理解為估計(式1中的N 。也就是,估計y(n中的原始聲音信號x(n與其延時衰減分量ax(n-N的相關(guān)聯(lián)的程度。下面簡單介紹一下信號相關(guān)的概念。在統(tǒng)計通信及信號處理中,相關(guān)的概念是一個十分重要的概念。相關(guān)函數(shù)和信號的功率譜有密切關(guān)系。所謂相關(guān)是指兩個確定信號或兩個隨機信號之間的相互關(guān)系,對于隨機信號,信號一般是不確定的,但是通過對它的規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計,它們的相關(guān)函數(shù)往往是確定的,因而在隨機信號處理中,可以用相關(guān)

3、函數(shù)來描述一個平穩(wěn)隨機信號的統(tǒng)計特性。已知x(n和y(n是兩個實數(shù)序列,它們的自相關(guān)函數(shù),x x n 、,y y n ,及互相關(guān)函數(shù),x y n 分別定義為:,x x m y y m x y m n x m n x m n y m n y m n x m n y m =-=-=-=+=+=+ (式2 考慮如何利用相關(guān)性從信號y 中估計反射物的距離。 源程序及輸出結(jié)果展示:x,fs=wavread('ak47.wav'%讀出信號n=5000;c=0.6;%c 為反射系數(shù),可控制回聲聲強大小g=zeros(1,n+1;%1*n+1階零矩陣g(1=1;%令第一個元素為1x1=conv

4、(g,x;%g 與x 做卷積,形成原始信號h=zeros(1,n+1;%1*n+1階零矩陣h(n+1=1;%令第n+1個元素為1x2=c*conv(h,x;%h與x做卷積再與反射系數(shù)相乘,形成回聲信號y=x1+x2;%信號疊加figure(1;%創(chuàng)建圖形1subplot(3,1,1;plot(x1;title('原始信號'%畫出原始信號波形subplot(3,1,2;plot(x2;title('回聲信號'%畫出回聲信號波形subplot(3,1,3;plot(y;title('疊加信號'%畫出疊加信號 figure(2;subplot(4,1,

5、1;plot(abs(x;title('原始信號幅值'%畫出原始信號幅值subplot(4,1,2;plot(angle(x;title('原始信號相位'%畫出原始信號相位subplot(4,1,3;plot(abs(y;title('疊加信號幅值'%畫出疊加信號幅值subplot(4,1,4;plot(angle(y;title('疊加信號頻譜' b=1;a(1=1;%令矩陣a的第一個元素為1a(n+1=2;%令矩陣a的最后一個元素為0.4z1=filter(b,a,y;%從y中濾出產(chǎn)生濾波信號z=z1(1:length(x;g

6、=xcorr(y;%產(chǎn)生自相關(guān)gfigure(3;subplot(3,1,1;plot(abs(g;title('y的自相關(guān)函數(shù)' n1=10000;n2=25000;n3=50000;g1=g(n1:n2;%第一個極值點的大概區(qū)間r1,t1=max(g1'%找出峰值及坐標(biāo)g2=g(n2:n3;%第二個極值點大概區(qū)間r2,t2=max(g2'%找出峰值及坐標(biāo)subplot(3,1,2;plot(g1;title('原聲音信號極值點1'subplot(3,1,3;plot(g2;title('回聲信號自相關(guān)極值點't2= t2+n2

7、-t1-n1%回聲與原始聲音之間的距離,也為相差采樣點數(shù)t3=t2/fs%聲音傳到障礙物的時間n=r2/r1;%自相關(guān)函數(shù)衰減幅度figure(4subplot(3,1,1;plot(y;%畫出帶回聲信號title('帶回聲信號'subplot(3,1,2;plot(z;%畫出去除回聲后的信號title('去除回聲信號'subplot(3,1,3;plot(x;%畫出原始信號title('原始信號'sound(x1,fs;%原始信號pause(5sound(x2,fs;%回聲信號pause(5sound(y,fs;%疊加信號 b=1; a(1=1; a(14135=0.6;%通過前面步驟，測出了延時14134個采樣點 z1=filter(b,a,y; z2=fft(z1,1024;%快速傅里葉變換 figure(5 subplot(4,1,1; plot(abs(z2;title('濾波幅值' subplot(4,1,2; plot(angle(z2;titl