语音信号的滤波与频谱分析

生物医学信号处理大作业

题目：语音信号的滤波与频谱分析

学生姓名 学院名称 精密仪器与光电子工程 专 业 学 号

一、实验目的

语音信号的滤波与频谱分析

录制自己的一段语音：“天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程X班XXX, College of precision instrument and opto-electronics engineering, biomedical engineering”，时间控制在15秒到30秒左右；利用wavread函数读入语言信号，记住采样频率。

二、实验过程

（1）求原始语音信号的特征频带：可以分别对一定时间间隔内，求功率谱（傅里叶变换结果取模的平方）并画出功率谱。

（2）根据语音信号频谱特点，设计FIR或IIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。说明滤波器特性参数。用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波后时域波形。用sound函数回放语音信号。

（3）求出特征频段语音信号随时间变化的曲线（每隔0.05秒求一次功率谱，连接成曲线）。

（4）选做：语谱图：横轴为时间，纵轴为频率，灰度值大小表示功率谱值的大小。(提示，可以采用spectrogram函数)

（1）读入语音文件并画出其时域波形和频域波形，实现加窗fft并求出其功率谱。

clc

clear all; close all;

[x,Fs,bits]=wavread('C:\\Users\\刘冰\\Desktop\\数字信号处理\\liubing');

x0=x(:,1); %将采集来的语音信号转换为一个数组 sound(x0,Fs,bits); y=fft(x);

figure;plot(x,’b’);title('原始语音信号时域波形'); y1=fft(x0);

y1=fftshift(y1); d = Fs/length(x);

figure;plot([-Fs/2:d: Fs/2-d],abs(y1),’b’);title('原始语音信号的频域信号'); % 画出原始语音信号的频谱图

原始语音信号时域波形10.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1012345678x 1095

原始语音信号的频域波形300025002000150010005000-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5x 104

N=length(x);

w1 = window(@hann,N); w2 = window(@blackman,N); x1=x0.*w1; %对原始信号加汉宁窗处理 x2=x0.*w2； %对原始信号加布兰克曼窗处理 figure,plot(x1);title(加汉宁窗后的语音信号) %显示加窗后的时域语音信号 s=floor(length(x0)/Fs);

%计算原始语音信号的时间长度，这里得到的结果是18秒，因为floor是向下取整，所以信号的末尾一点会被去掉，但是因为最后一点没有声音信号，所以影响可以忽略。

%加汉宁窗后功率谱，加布兰克曼窗后又可以得到一组图，只需要将下列循环中的x1改为x2，这里就不再显示

%每两秒对语音信号求一次功率谱并显示

for i=1:1:s/2

f=x1((i-1)*Fs*2+1:i*Fs*2); %每两秒取出一段信号 l=length(f); q=fft(f,l);

E=abs(q).*abs(q); %傅里叶变换结果取模的平方

figure,plot(E(1:3000),'b');title(['第',num2str(i*2-1),'~',num2str(i*2),'秒语音功率谱']);

%因为语音信号主要集中在低频段，所以这里只需要显示低频段即可，取（1:3000）

end

加窗后的时域波形

0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8012345678x 1095

第1~2秒语音功率谱5000450040003500300025002000150010005000050010001500200025003000

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