语音信号的采样和频谱分析

语音信号采样和频谱分析

一．实验目的

（1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵；

（2）了解MATLAB 对声音信号的处理指令；

（3）了解计算机存储信号的方式及语音信号的特点；

（4）加深对采样定理的理解；

（5）加深学生对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力。

二．实验内容

本实验利用MATLAB 指令录制一段语音信号，观察其时域波形并进行傅里叶变换，观察其频域的频谱。根据该信号的频谱构成，选择三种不同的采样频率重新录制该语音信号，并试听回放效果，进行比较，以验证采样定理，并了解MATLAB 对声音信号的处理指令，加深对采样定理的理解。

关键词：傅里叶变换 信号采样

三、实验原理

语音信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音而得的音频信号必须用计算机的声音编辑工具，先进行语音采样，然后利用了计算机上的A/D 转换器，将模拟的声音信号变成离散的量化了的数字信号量化和编码，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑和存储。语音信号输出时，量化了的数字信号又通过D/A 转换器，把保存起来的数字数据恢复成原来的模拟的语音信号。

（1）应用MATLAB 进行声音的录制 （2）应用MATL

语音信号采样和频谱分析

------电子091 黄辉 2009021106

一．实验目的

（1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵；

（2）了解MATLAB对声音信号的处理指令；

（3）了解计算机存储信号的方式及语音信号的特点； （4）加深对采样定理的理解； （5）加深学生对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力。

二．实验内容

本实验利用MATLAB指令录制一段语音信号，观察其时域波形并进行傅里叶变换，观察其频域的频谱。根据该信号的频谱构成，选择三种不同的采样频率重新录制该语音信号，并试听回放效果，进行比较，以验证采样定理，并了解MATLAB对声音信号的处理指令，加深对采样定理的理解。

关键词：傅里叶变换 信号采样

三、实验原理

语音信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音而得的音频信号必须用计算机的声音编辑工具，先进行语音采样，然后利用了计算机上的A/D转换器，将模拟的声音信号变成离散的量化了的数字信号量化和编码，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑

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

◆技术前沿◆

文章编号：１００９－－０９４０（２０１０）－ｍ一∞１２

基于ＭＡＴＬＡＢ

实现对语音信号频谱分析

赵淑敏兰州交通大学电子与信息互程学院麓铡７３００７０

摘

要：语音信号处理技术是语音处理领域中新近发展起来的一个学科分支，ＭＡＴＬＡＢ是一个数据

分析和处理功能十分强大的工程实用软件，运用它来进行语音信号的采集、分析和处理相当便捷。文章介绍了在Ｍａｔｌａｂ环境中如何采集语音信号和语音信号采集后的频谱分析处理．并通过实例分析了语音信号处理的Ｍａｔｔａｂ。

关键字：ＭＡＴＬＡＢ语音信号频谱分析傅里叶变换

一．引言

随着计算机技术和信息技术的发展．语音交互已经成为人机交互的必要手段，而语音信号的采集和处理是人机交互的前提和基础。Ｍａｔｌａｂ是美国Ｍａｔｈ

Ｗｏｒｋｓ

＝．语音信号的采集

Ｗｉｎｄｏｗｓ附件的娱乐中有个录音机程序，通过它可以驱动声片采集．播放和简单处理语音信号。为了清晰的阐明对语音信号进行频谱分析．首先使用Ｗｉｎｄｏｗｓ的录音机功能可以用麦克风直接录制一段女声”世界上最遥远的足巨离不是生与死．而是我就站在你面前你确不知道我爱你”，并保存为ＷＡＶ格式文件．供ＭＡＴＬＡＢ相关函数直接读取．写入或播放。本文以ＷＡＶ格式语音信号作为分析处理的输入数据。

例：在

《信号与系统》大作业

语音信号的采集与频谱分析

指导老师：

——基于Matlab的语音信号处理

学生姓名：

学号：

专业班级：电子工程学院卓越班

2015年6月22日

基于matlab的语音信号处理

摘要

本设计用苹果手机自带的录音设备采集了原始语音，并导入了电脑转成wav格式，然后用MATLAB和Adobe audition对其进行时域分析。

接着利用傅里叶变换进行了频域分析，绘制频谱图，再录制一段加上歌曲的伴奏的语音与原唱进行了对比分析，得出了我与歌星在频域上的差别。

本设计给信号加了两种噪声并通过观察加噪后的频谱和试听回放效果比较加噪前后的差别，

最后，设计了FIR数字低通滤波器和带通滤波器，分析滤波前后的频谱。再次试听回放效果，得出结论。

关键词：语音、FFT、频谱图、噪声、滤波器

1

基于matlab的语音信号处理

Abstract

This design is based on the general function of Matlab and Adobe edition to deal with Audio signals. The original signals are collected by iPhone’s

模拟声音的信号是个连续量，由许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。实际声音信号的计算机获取过程就是声音的数字化的处理过程。

声音的模/数转换（ADC），首先需对声波采样，用数字方式记录声音。图中横轴表示时间，纵轴表示振幅，按时间对声波分割从而提取波形的样本。实现这个过程的装置就被称为模/数转换器。

数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎所有的专业化声音录制、编辑器都是数字方式。对模拟音频数字化过程涉及到音频的采样、量化和编码。

采样和量化的过程可由A/D转换器实现。A/D转换器以固定的频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。经采样和量化后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波文件。

模拟信号的数字化过程

信息论的奠基者香农（Shannon）指出：在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数，这是采样定理的基本内容。

为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分割，这种方法称为采样(Sampling)。采样的过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波

一、实验内容

录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。

二、实现步骤

1．语音信号的采集

利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，（可用默认的采样频率或者自己设定采样频率）。

2．语音信号的频谱分析

要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。

在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号，然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。

分别设计IIR和FIR滤波器，对加入噪声信号的语音信号进行去噪，画出并分析去噪

电子信息工程学院2009级

数 字 信 号 处 理

期中作业

学号:XXXXXXX 姓名:XX.

题目:对录制语音信号的采样和滤波处理. 时间:XX年XX月.

0

电子信息工程学院2009级

一、课题准备

1. 安装所需的软件主要包括MATLAB,语音录制软件(我选择的是WaveCN 2.0.0.5正

式版).安装好后录制一段效果不是很好的语音录制的语音格式选择wav格式.(便于在MATLAB中可以用一个常用的wavread（）函数将语音信号数字化。 2. 查阅相关MATLAB的资料,搜集并记录所需滤波器的算法的调用方法.(在这次课题

中我采用的是巴特沃斯滤波器.) 二、课题目的

1．通过课余的自我的学习MATLAB的使用，加深对书本理论知识的理解，提升自身的实际应用能力；

2．巩固所学的数字信号处理理论知识，让自己对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统 性的掌握和理解；

3．培养自我学习的能力和对相关课程的兴趣； 三、课题内容

录制一段 个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在根据自己给定滤波器的性能指标，采用双线性变换设计滤波器；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤

实验4 信号的频谱分析

一、 实验目的：

1. 掌握连续时间周期信号的傅里叶级数的分析方法及其物理意义； 2. 观察截短的傅里叶级数而产生的“Gibbs现象”，了解其特点以及产生的原

因；

3. 掌握连续时间傅里叶变换的分析方法及其物理意义；

二、 实验内容及要求

1.

设上例中T1?2?;E?2，请用付立叶三角级数的方法绘制出上例中周期函数f(t)的一个周期，选择适当的不同谐波次数N，观察这两个信号用有限项谐波合成后的时域波形中是否有Gibbs现象产生，Gibbs现象有何规律，用文字说明你观察到的结果及相关分析或说明。尝试改变各频率分量的幅值或相位，观察周期函数波形所受的影响。 （1）程序代码

（2）实验结果

（3）实验分析

1、将具有不连续点如矩形脉冲进行傅立叶级数展开后，选取有限项进行合成。在逼近信号的断点处出现了明显的振荡现象，随着谐波次数的增加，振荡并没有消失，反而更加的集中在断点附近。

2、当改变周期信号各频率上的幅值和相位时，周期函数的波形随幅值和相位发生对应的变化。例：E=4，??1，则图形的幅值就变成2，且向右平移一个单位。

2.采用数值计算算法分别计算非周期连续时间信号f1的傅里叶变换.

f1?t??g6?t?

采用数值计

信号与系统

实验报告

实验三 周期信号的频谱分析

实验报告评分：_______

实验三 周期信号的频谱分析

实验目的：

1、掌握连续时间周期信号的傅里叶级数的物理意义和分析方法；

2、观察截短傅里叶级数而产生的“Gibbs现象”，了解其特点以及产生的原因；

3、掌握各种典型的连续时间非周期信号的频谱特征。

实验内容：

（1）Q3-1 编写程序Q3_1，绘制下面的信号的波形图：

其中，0 = 0.5π，要求将一个图形窗口分割成四个子图，分别绘制cos(?0t)、cos(3?0t)、cos(5?0t) 和x(t) 的波形图，给图形加title，网格线和x坐标标签，并且程序能够接受从键盘输入的和式中的项数。

程序如下:

clear,%Clear all variables

close all,%Close all figure windows

dt = 0.00001; %Specify the step of time variable t = -2:dt:4; %Specify the interval of time w0=0.5*pi; x1=cos(w0.*t); x2=cos(3*w0.*t); x3=cos