信号与系统实验———语音信号处理_语音信号处理实验

实验内容大致如下：

        1、语音信号的获取；

        2、语音信号的运算，包括平移和反褶、相加、相乘；

        3、周期信号的有限项傅里叶级数合成；

        4、语音信号的频谱分析；

        5、连续时间信号的抽样；

        6、语音信号的抽样。

注：本文中matlab中所用来存储的位置为D:\M（D盘中一个名叫M的文件夹中）；

        matlab版本为2021。

一、语音信号波形

        1、语音录制

        录制一个wav格式的录音文件

fs=44100;   %录制频率
recobj=audiorecorder(fs,16,1);         
disp('Start speaking.');
recordblocking(recobj,5);  % 时间为5秒              
disp('End speaking.');   
myrecording=getaudiodata(recobj);      
filename='D:\M\1.wav';   %录音的地址和名字
audiowrite(filename,myrecording,fs);

        2、显示原始语音信号波形

[y1,fs] = audioread('D:\M\1.wav'); %读取语音信号
plot( y1 );  %绘制波形
title( '原语音信号时域波形图' );  %标题  
xlabel( '单位' );  %横坐标
ylabel( '幅度' );  %纵坐标

        3、反褶与平移

[m,Fs]=audioread('D:\M\1.wav'); %读取语音信号
L=size(m,1);  %语音信号的长度
t0=(L-1)/Fs;   %语音信号的持续时间，等于总点数除以采样率
ts=1/Fs;   %语音信号时间采样间隔，等于信号抽样频率的倒数
k=(0:ts:t0);   % k 为向量 m 的时间自变量的取值范围
n=1:L;
Q=m(L-n+1,1);  %实现语音信号的反褶和平移
audiowrite('D:\M\1fan.wav',Q,Fs);  %将平移反褶后的信号输出为wav格式--如果没有要去可以不写这行
  plot(k,Q); %绘制
  title('反褶和平移后语音的波形图'); %标题
  xlabel('时间/s'); %横坐标

        4、与正弦信号相加波形图

[m,Fs]=audioread('D:\M\1.wav');
L=size(m,1);
t0=(L-1)/Fs;
ts=1/Fs;
k=(0:ts:t0);
n=1:L;
f=10;
W=m(n)+sin(2*pi*f*k);  %与正弦相加
audiowrite('D:\M\1jia.wav',W,Fs);
  plot(k,W); 
  title('与正弦信号相加的波形图'); 
  xlabel('时间/s'); 

        5、与正弦信号相乘波形图

[m,Fs]=audioread('D:\M\1.wav');
L=size(m,1);
t0=(L-1)/Fs;
ts=1/Fs;
k=(0:ts:t0);
n=1:L;
f=10;
E=m(n).*sin(2*pi*f*k);
audiowrite('D:\M\1cheng.wav',E,Fs);
plot(k,E);
  title('与正弦信号相乘的波形图'); 
  xlabel('时间/s'); 

注：如果在波形相乘与相加时出现超出数组的问题，建议改一改频率或是录制其他格式的录音文件改为wav格式不进行第一个步骤。

二、频谱

        1、方波信号

t=-2:0.001:2;     % 信号的时间取值范围
E=1;     % 方波的峰峰值
T=2;    % 方波的周期
N=input('N=');   % 输入级数的项数
sn=zeros(1,length(t));    % 定义级数求和向量，初始值为零向量，长度等于时间长度
for n=1:N
    sn=sn+2*E/pi*(1/n)*sin(n*pi/2)*cos(n*2*pi/T*t);   %傅里叶求和
end
figure(1)
plot(t,sn);%绘制有限项傅里叶基数合成图
title('方波信号');

       注：格式简介

fft

         2、语音信号频谱

[m,Fs]=audioread('D:\M\1.wav'); 
L=size(m,1);
f=[0:(L-1)]*Fs/L-Fs/2;
X=fft(m(:,1),L);
Y=fftshift(X);
plot(f,abs(Y));
title('原始语音信号的频谱图');
xlabel('频率/Hz');

        3、与正弦信号相加的频谱

[m,Fs]=audioread('D:\M\1jia.wav'); 
L=size(m,1);
f=[0:(L-1)]*Fs/L-Fs/2;
X=fft(m(:,1),L);
Y=fftshift(X);
plot(f,abs(Y));
title('原始语音正弦加信号的频谱图');
xlabel('频率/Hz');

        4、与正弦信号相乘

[m,Fs]=audioread('D:\M\1cheng.wav'); 
L=size(m,1);
f=[0:(L-1)]*Fs/L-Fs/2;
X=fft(m(:,1),L);
Y=fftshift(X);
plot(f,abs(Y));
title('原始语音正弦乘信号的频谱图');
xlabel('频率/Hz');

三、抽样

        1、余弦信号抽样

t0 = 0:0.001:0.1;    % 信号持续的时间范围
x0 = cos(2*pi*40*t0); % 连续余弦信号，频率为 40Hz
L0 = length(t0);    % 信号在 MATLAB 中存储的点数
f=80;    % 抽样频率  更改来控制频率
Fs =4* f;     % 抽样信号的离散时间定义域和抽样间隔
t = 0:1/Fs:0.1;    % 抽样信号的离散时间定义域和抽样间隔
x = cos(2*pi*40*t); 
plot(t0,x0,'r'),hold on     % 绘制连续时间信号的图形
stem(t,x),hold off      % 绘制抽样后的离散时间信号的图形
title('连续时间信号及其抽样信号'); 

        2、门信号抽样

t0 = -10:0.001:10;   %门信号持续时间  起始结束时间
x0 = rectpuls(t0,5);  
f=1/5;  %可以更改来控制抽样频率
Fs = 4*f; %抽样频率
t = -10:Fs:10; 
x = rectpuls(t,5); 
stem(t,x);
title('抽样信号 抽样频率为4*fHz')

        3、语音信号的抽样

[m,Fs]=audioread('D:\M\1.wav');  %读取信号
y=m(:,1);
L=size(y);
fs1=Fs/8;  %更改此处控制抽样间隔
y1=y(1:8:L);  %同上
audiowrite('D:\M\1chou8.wav',y1,fs1);
plot(y1);
title('抽样间隔为8的语音信号的波形');

        仅供参考，如有错误麻烦各位帮忙指正一下，谢谢。