采樣定理及在語(yǔ)音變采樣

課程名稱數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)課時(shí)4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱和編號(hào)米樣定理及在語(yǔ)音變米樣同組者姓名實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)方法；掌握在Windows環(huán)境下語(yǔ)音信號(hào)米集的方法；掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本理論和基本方法；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境MATLAB實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1、 采樣定理：在進(jìn)行模擬與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)采樣大于最高頻率的2倍時(shí)，則采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整的保留了原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的5?10倍。2、 采樣頻率：采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采樣多少個(gè)聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、音頻、衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采樣頻率越高，即采樣的時(shí)間間隔越短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)越多，對(duì)聲音波形的表示也越準(zhǔn)確。3、 采樣位數(shù)與采樣頻率：采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，用來(lái)衡量聲音波動(dòng)變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。采樣頻率是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對(duì)聲音信號(hào)的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實(shí)越自然。采樣位數(shù)和采樣率對(duì)于音頻接口來(lái)說(shuō)是最為重要的兩個(gè)指標(biāo)。無(wú)論采樣頻率如何,理論上來(lái)說(shuō)采樣的位數(shù)決定了音頻數(shù)據(jù)最大的力度范圍。采樣位數(shù)越多則捕捉到的信號(hào)越精確。4、 利用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析和處理：采集語(yǔ)音信號(hào)后，利用MATLAB軟件平臺(tái)進(jìn)行頻譜分析；并對(duì)所采集的語(yǔ)音信號(hào)加入干擾噪聲，對(duì)加入噪聲的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，設(shè)計(jì)合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號(hào)。5、 語(yǔ)音信號(hào)的濾波示意圖：

一、語(yǔ)音信號(hào)的采集與分析二、利用余弦函數(shù)構(gòu)造一個(gè)高頻噪聲實(shí)驗(yàn)三、設(shè)計(jì)合適的濾波器，濾除高頻噪聲步驟方法方法關(guān)鍵代碼4.1用Matlab對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析clear;[y,fs,bits]=wavread('C:\22.wav');%x語(yǔ)音數(shù)據(jù)fs采樣頻率bits采樣點(diǎn)數(shù)sound(y,fs,bits);%話音回放n=length(y);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度Y=fft(y,n);%傅里葉變換subplot(2,l,l);plot(y);title('原始信號(hào)波形')；subplot(2,1,2);plot(abs(Y));title('原始信號(hào)頻譜')

4.2、給原始的語(yǔ)音信號(hào)加上一個(gè)高頻余弦噪聲，頻率為(22050hz)。%加噪聲fs=22050;x二wavread('C:\22.wav');f=fs*(0:511)/1024;Au=0.03;t=0:1/22050:(length(x)-1)/22050;d=[Au*cos(2*pi*5000*t)];x2=x+[d'd'];y2=fft(x2,1024);figure(1);plot(t,x2)titl加噪后的信號(hào)')；xlabel('timen');ylabel('fuzhin');figure(2)subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512)));%plot(f,abs(y1(1:512)));titl原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜')；xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');subplot(2,1,2);plot(f,abs(y2(1:512)));titl加噪后的信號(hào)頻譜')；xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');

接上頁(yè)>實(shí)驗(yàn)步驟方法關(guān)鍵代碼4?3、設(shè)計(jì)合適的濾波器，濾除高頻噪聲，繪出濾波后的信號(hào)頻域和時(shí)域波形：程序：%用雙線性變換法設(shè)計(jì)巴特沃思低通濾波器雙線性變換法低通濾波器fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=l;ffs=22050;wc=2*fc/ffs;wp=2*fp/ffs;[n,wn]-ellipord(wp,wc,Ap,As);%求階數(shù)N和通帶截止頻率[num,den]二ellip(n,Ap,As,wn);%設(shè)計(jì)橢圓濾波器freqz(num,den,256,ffs);%畫出頻率響應(yīng)對(duì)噪音進(jìn)行濾波：x=filter(num,den,y);%濾波X=fft(x,4096);%FFTsubplot(211),plot(x);title(濾波后信號(hào)波形);subplot(212),plot(abs(X));title(濾波后信號(hào)頻譜);4?4、雙線性變換法的帶通濾波器和對(duì)噪音濾波fp=[3000,8000];fc=[1000,10000];Ap=l;As=100;ffs=22050wc=2*fc/ffs;wp=2*fp/ffs;[n,wn]=ellipord(wp,wc,Ap,As);[num,den]=ellip(n,Ap,As,wn);freqz(num,den,256,ffs);進(jìn)行濾波：x=filter(num,den,y);%濾波X=fft(x,4096);%FFTsubplot(211),plot(x);title(濾波后信號(hào)波形')；subplot(212),plot(abs(X));title(濾波后信號(hào)頻譜')；測(cè)試記錄分析結(jié)論4.1、它的時(shí)域波形和頻譜

1510zhln」[OLDI .1__丿 _I I I 一OLD2000 4000 K00 0000 10000 12000加I后的信號(hào)躺16no2000 4000 EEOOHi3000 IOCCO 120DQ1016no2000 4000 EEOOHi3000 IOCCO 120DQ105一jzNnJ.4.3、設(shè)計(jì)合適的濾波器，濾除高頻噪聲，繪出濾波后的信號(hào)頻域和時(shí)域波形:雙線性變換法低通濾波器50Frequency(Hz)00—j-50mpjmpn一UEms200040006000800010000Frequency(Hi)叩-60-a對(duì)噪音進(jìn)行濾波后圖形:300-35Ul60020004Q006DD0Frequency(Hz)10000-1O0-190-2O0-2SOm3巨eoo.3X04QC06000Frequency|'Hz)ano300-35Ul60020004Q006DD0Frequency(Hz)10000-1O0-190-2O0-2SOm3巨eoo.3X04QC06000Frequency|'Hz)ano1CC03濾波后進(jìn)一步加深了對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的了解和熟練了對(duì)Matlab的使用，讓我對(duì)通信原理這門課程有了更加濃厚的興趣。因?yàn)橐郧岸际腔谡n本上所學(xué)的理論知識(shí)，然而通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后才能真正理解其意義。在這次課程實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我遇到不少的問(wèn)題比如剛開始，要錄音的時(shí)候，沒有選擇正確的頻率，導(dǎo)致在運(yùn)行程序的時(shí)候，無(wú)法調(diào)用聲音，經(jīng)過(guò)后來(lái)的改正才可以。還有剛開始由于對(duì)濾波器的濾波原理并不是很了解，于是我又翻出學(xué)過(guò)的數(shù)字信號(hào)處理課本，認(rèn)真研究起各種濾波器,這才使我明白了大多數(shù)濾波

器是如何工作，不再單單只是懂理論，理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論?？偟膩?lái)說(shuō)通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我對(duì)語(yǔ)音信號(hào)有