MATLAB地语音信号频谱分析报告

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0123456

-1

-0.5

0.5

1

幅

值

时间（s）

信号波形

00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82

2000

4000

6000

信号频谱

数字角频率

幅

度

0123

-1

-0.5

0.5

1

幅

度

时间（s）

2:1减抽样信号波

形

00.51 1.52

1000

2000

3000

2:1减抽样信号频谱

数字角频率w

幅

度

00.51 1.5

-1

-0.5

0.5

1

幅

度

时间（s）

5:1减抽样信号波

形

00.51 1.52

500

1000

5:1减抽样信号频谱

数字角频率w

幅

度

实验一

[y,fs,bit]=wavread('I do')%读取音乐片段，fs是采样率size(y)%求矩阵的行数和列数

y1=y(:,1);%对信号进行分列处理

n1=length(y1);%取y的长度

t1=(0:n1-1)/fs;%设置波形图横坐标

figure

subplot(2,1,1);

plot(t1,y1); %画出时域波形图

ylabel('幅值');

xlabel('时间（s）');

title('信号波形');

subplot(2,1,2);

Y1=fft(y1);

w1=2/n1*(0:n1-1);%设置角频率

plot(w1,abs(Y1));%画频谱图

title('信号频谱');

xlabel('数字角频率');

ylabel('幅度');

grid on;

sound(y,fs);

实验二

[y,fs,bit]=wavread('I do')

y1=y(:,1);

n1=length(y1);

D=2;%设置抽样间隔

y2=y1(1:D:n1);%减抽样

n2=length(y2);%减抽样后信号长度

t2=(0:n2-1)/fs;%设置横坐标

figure

subplot(2,2,1);

plot(t2,y2); %绘制减抽样信号波形图

ylabel('幅度');

xlabel('时间（s）');

title('2:1减抽样信号波形');

Y2=fft(y2); %对y2进行n2点fft谱分析

w2=2/n2*[0:n2-1];

subplot(2,2,3);

plot(w2,abs(Y2));%绘制减抽样信号频谱图

title('2:1减抽样信号频谱');

xlabel('数字角频率w');

ylabel('幅度');

grid on;

sound(y2,fs/D);

D=5;%设置抽样间隔

y3=y1(1:D:n1);%减抽样

n3=length(y3);%减抽样后信号长度

t3=(0:n3-1)/fs;%设置横坐标

subplot(2,2,2);

plot(t3,y3); %绘制减抽样信号波形图

ylabel('幅度');

xlabel('时间（s）');

title('5:1减抽样信号波形');

Y3=fft(y3); %对y2进行n2点fft谱分析

w3=2/n3*[0:n3-1];

subplot(2,2,4);

plot(w3,abs(Y3));%绘制减抽样信号频谱图

title('5:1减抽样信号频谱');

xlabel('数字角频率w');

ylabel('幅度');

grid on;

sound(y3,fs/D)

实验三

[y,fs,bit]=wavread('I do')

y1=y(:,1);

n1=length(y1);

n3=0:n1-1;

b1=cos(0.75*pi*n3);%设置调制信号

b2=cos(0.5*pi*n3);

c1=b1'.*y1;%对原信号进行调制

c2=b2'.*y1;

lc1=length(c1);

t=(0:lc1-1)/fs;

figure %用载波对信号进行调制，并对其做fft变换subplot(2,2,1) %获取频谱，从图中可以观察到，调制后的plot(t,c1); %信号频谱发生搬移

xlabel('时间(s)');

ylabel('幅度');

title('调制后信号');

subplot(2,2,2) %获取频谱，从图中可以观察到，调制后的plot(t,c2); %信号频谱发生搬移

xlabel('时间(s)');

ylabel('幅度');

title('调制后信号');

510

-1-0.500.5

1音频

时间幅

度

120

2000

4000

6000频谱

频率/pi

幅度

510

-1-0.500.5

1AM 调制音频信号时间幅度

12

1000

2000

3000AM 调制频谱频率/pi

幅度

24

x 10

5

-1-0.500.5

1时间

幅度

AM 解调音频信

号0

12

1000

2000

3000AM 解调频谱频率/pi

幅度

246

-1

-0.5

00.51时间(s)幅度

调制后信号

2

4

6

-1-0.500.51时间(s)

幅度

调制后信号

00.51 1.52

10002000

3000数字角频率w

幅度

调制后信号的频谱(高频率调制)

0.51 1.52

1000

20003000数字角频率w

幅度

调制后信号的频谱(低频率调制)w1=2/lc1*[0:lc1-1];%设置角频率W C1=fft(c1); C2=fft(c2); subplot(2,2,3) plot(w1,abs(C1));

xlabel('数字角频率w');

ylabel('幅度'); title('调制后信号的频谱(高频率调制)');

grid on ; subplot(2,2,4) plot(w1,abs(C2)); xlabel('数字角频率w');

ylabel('幅度');

title('调制后信号的频谱(低频率调制)');

grid on ; sound(c1,fs);

实验四

clear all ;cla;close all

[a,fs,bit]=wavread('I do'); y1=a(:,1);%去单列数据进行分析 f1=fft(y1); n=length(f1); tn=(0:n-1)/fs; w=2/n*[0:n-1]; %sound(y1,fs); figure(1)

subplot(2,3,1);plot(tn,y1); grid on ;

title('音频'); xlabel('时间'); ylabel('幅度');

subplot(2,3,4);plot(w,abs(f1)); grid on ;

title('频谱');

xlabel('频率/pi'); ylabel('幅度'); t=[0:n-1];

y2=cos(pi*1/2*t);%载波函数 y3=y1.*y2';%信号调制

ty3=(0:length(y3)-1)/fs;

subplot(2,3,2);plot(ty3,y3);%绘制调制后信号波形图 grid on ;

title('AM 调制音频信号');

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91w

H

低通滤波器波形

xlabel('时间'); ylabel('幅度'); f3=fft(y3); n2=length(f3); w2=2/n2*[0:n2-1];

subplot(2,3,5);plot(w2,abs(f3));%绘制调制后信号频谱图 grid on ;

title('AM 调制频谱'); xlabel('频率/pi'); ylabel('幅度'); %解调后信号

n3=length(y3) t2=0:n3-1;

y4=cos(pi*1/2*t2)

y5=y3.*y4';%解调后的信号函数 subplot(2,3,3);plot(t2,y5); grid on ;

xlabel('时间'); ylabel('幅度');

title('AM 解调音频信号'); f5=fft(y5);

w3=2/n3*[0:n3-1];

subplot(2,3,6);plot(w3,abs(f5));%绘制解调后信号频谱图 grid on ;

title('AM 解调频谱'); xlabel('频率/pi'); ylabel('幅度');

%设计巴特沃斯滤波器进行滤波去噪

[N1,wc1]=buttord(0.05,0.17,1,15);%确定低通滤波器的阶数和截止频率； [b,a]=butter(N1,wc1);%确定低通滤波器分子分母系数

[H,W]=freqz(b,a); figure(2)

plot(W,abs(H));%低通滤波器波形 xlabel('w'); ylabel('H');

title('低通滤波器波形'); m=filter(b,a,y5); wavplay(m,fs);

lm=length(m);%滤波后信号长度 tm=(0:lm-1)/fs;%设置横坐标 wm=2/lm*[0:lm-1]; M=fft(m); figure(3)

subplot(2,1,1);plot(tm,m);

2

4

68

x 10

-4

-0.1

00.10.20.3矩形窗时

域

00.51 1.52

0.511.5矩形窗频域

2468

x 10

-4

-0.1

00.10.2

0.3布莱克曼窗时

域

00.51 1.52

0.511.5布莱克曼窗频域

01

2

3456

-0.5

0.5

滤波后波形

t

幅度

00.20.40.60.8

1

1.2 1.4 1.6 1.82

1000

20003000滤波后波形频谱图

w/pi

幅度

grid on ;

title('滤波后波形'); xlabel('t');

ylabel('幅度');

subplot(2,1,2);plot(wm,abs(M)); title('滤波后波形频谱图'); xlabel('w/pi');

ylabel('幅度'); %矩形窗和布莱克曼窗

N=33;wc=0.3*pi;%基于经验的指标，其中N 为理想低通滤波器阶数，wc 为截止频率 hd=ideal(N,wc);%调用理想低通滤波器函数 w1=boxcar(N);%产生各种窗函数 w2=blackman(N);

h1=hd.*w1';%加窗设计各种FIR 滤波器 h2=hd.*w2'; th1=(0:32)/fs; th2=(0:32)/fs; M=21184;

fh1=fft(h1,M);%矩形窗频谱函数 w=2/M*[0:M-1];

fh2=fft(h2,M);%布莱克曼窗频谱函数 figure(4)

subplot(2,2,1);plot(th1,h1) title('矩形窗时域');

subplot(2,2,2);plot(w,abs(fh1)); title('矩形窗频域');

subplot(2,2,3);plot(th2,h2); title('布莱克曼窗时域');

subplot(2,2,4);plot(w,abs(fh2)); title('布莱克曼窗频域') %解调后信号

n3=length(y3) t2=0:n3-1;

y4=cos(pi*1/2*t2)

y5=y3.*y4';%调制后的信号函数 figure

%滤波处理

y6=conv(h1,y5);%用矩形窗对调制后信号进行滤波 f6=fft(y6); n4=length(f6);

ty6=(0:n4-1)/fs;

w3=2/n4*[0:n4-1];

%sound(y6,fs); figure(5)

0100200

-0.100.1

0.20.3时间（s ）幅值

三余弦信号音谱0

1

20

2000

4000

6000W

噪声频谱

1

2

2000

40006000W

加噪信号频谱0

510

-2

-1

012时间（s ）幅值

加噪信号音谱0

510

-1-0.500.51t(s)

信号幅值

去噪后信号波形0

1

2

2000

40006000w/pi

幅度k

IIR 滤波器滤波后信号频谱

246

-0.500.5

1

矩形窗滤波后音频

00.51 1.52

1000

2000

3000矩形窗滤波后频

谱

2

4

6

-0.5

0.5布莱克曼窗滤波后音频

00.51 1.52

1000

2000

3000布莱克曼窗滤波后频谱

subplot(2,2,1);plot(ty6,y6); title('矩形窗滤波后音频')

subplot(2,2,2);plot(w3,abs(f6));

title('矩形窗滤波后频谱')

y7=conv(h2,y5);%用布莱克曼窗进行滤波

f7=fft(y7);

n5=length(f7); ty7=(0:n5-1)/fs; w4=2/n5*[0:n5-1]; %sound(y7,fs);

subplot(2,2,3);plot(ty7,y7); title('布莱克曼窗滤波后音频')

subplot(2,2,4);plot(w4,abs(f7)); title('布莱克曼窗滤波后频谱')

实验五

clc;clear;close;

[y,fs,bit]=wavread('I do'); y0=y(:,1); l=length(y0);

%加三余弦混合噪声 t0=(0:l-1)/fs;

d0=[0.05*cos(2*pi*3000*t0)]'; t1=(0:l-1)/fs;

d1=[0.05*cos(2*pi*5000*t1)]'; t2=(0:l-1)/fs;

d2=[0.05*cos(2*pi*8000*t2)]'; noise=d2+d1+d0; y1=y0+noise; %sound(y1,fs);

a=length(noise);%绘制三余弦噪声音频图 wa=2/a*[0:a-1];

Noise=fft(noise); figure(1) subplot(2,3,4);

plot(noise(1:150));

xlabel('时间（s ）') ylabel('幅值')

title('三余弦信号音谱')

subplot(2,3,1);%绘制三余弦噪声频谱图 plot(wa,abs(Noise)); grid on ; xlabel('W') title('噪声频谱')

w0=2/l*[0:l-1];%绘制加噪信号音频

Y1=fft(y1);

subplot(2,3,5)

plot(w0,abs(Y1));

grid on;

xlabel('W')

title('加噪信号频谱')

ly1=length(y1);

ty1=(0:ly1-1)/fs;

subplot(2,3,2);plot(ty1,y1);

xlabel('时间（s）')

ylabel('幅值')

title('加噪信号音谱') m=rand(l,1)-0.5; %产生幅度为0.5的随机信号

lm=length(m);

y2=m+y0;%将噪声信号与原声音信号叠加

wm=2/lm*[0:lm-1];

M=fft(m);

figure(2)

subplot(2,2,3);

plot(m(1:150))

xlabel('时间（s）')

ylabel('幅值')

title('白噪信号音谱')

subplot(2,2,1);

plot(wm,abs(M));

grid on;

xlabel('W')

title('噪声频谱')

l=length(y2);

ty2=(0:l-1)/fs;

w=2/l*[0:l-1];

Y2=fft(y2);

subplot(2,2,4)

plot(w,abs(Y2));

grid on;

xlabel('W')

title('加噪信号频谱')

subplot(2,2,2);plot(ty2,y2);

xlabel('时间（s）')

ylabel('加噪信号幅值')

title('加噪信号音谱');

12

3

456

-1-0.5

00.51音乐信号的波形

t

y 1

00.20.40.60.8

1 1.

2 1.4 1.6 1.82

2000

4000

6000

音乐信号的频谱

w

f 1

%设计滤波器进行滤波去噪

[N1,wc1]=buttord(0.04,0.17,1,30);%确定低通滤波器的阶数和截止频率； [b,a]=butter(N1,wc1); %确定低通滤波器分子分母系数 m=filter(b,a,y1);%用滤波器滤除三余弦噪声 sound(m,fs);

lm=length(m);%滤波后信号长度 tm=(0:lm-1)/fs;%设置横坐标 figure(1);

subplot(2,3,3);

plot(tm,m);%绘制滤波后的波形 xlabel('t(s)')

ylabel('信号幅值')

title('去噪后信号波形');

k=fft(m); %滤波后的波形做离散傅里叶变换 w=2*[0:length(k)-1]/length(k); subplot(2,3,6) plot(w,abs(k)); xlabel('w/pi')

ylabel('幅度k')

title('IIR 滤波器滤波后信号频谱');

实验六.一

clear all ;clc

[y,fs,bit]=wavread('I do'); size(y)%查看读取信号的声道类型 y1=y(: ,1);%对信号进行分列处理 n=length(y1);%求信号y1的的长度 t1=(0:n-1)/fs;

f1=fft(y1);%对y1进行fft 谱分析

w=2/n*[0:n-1];%w 为连续频谱的数字角频率横坐标 %sound(y,fs);%播放音乐信号

figure(1)

subplot(2,1,1);plot(t1,y1); title('音乐信号的波形'); xlabel('t'); ylabel('y1');

subplot(2,1,2);plot(w,abs(f1)); title('音乐信号的频谱'); xlabel('w'); ylabel('f1');

%用IIR 滤波器滤波（低）

[n2,wc2]=buttord(0.15,0.20,1,15);%确定低通滤波器的阶数和截止频率； [B2,A2]=butter(n2,wc2); %确定低通滤波器分子分母系数 [H,W]=freqz(B2,A2);

240

0.51

1.5

w

H

低通滤波器波形0

510

-2

-10

1

n

信号幅值

低通滤波后波形012

2000

4000

6000

数字角频率w 幅度

低通滤波后频谱02400.51

1.5

w1H 1

高通滤波器波形

05

10

-2-1

12n 信号幅值m

高通滤波后波形012

200

400

600数字角频率w

幅度k

IIR 高通滤波后频谱figure(2)

subplot(2,3,1);

plot(W,abs(H));%低通滤波器波形 xlabel('w') ylabel('H')

title('低通滤波器波形'); m2=filter(B2,A2,y1);%滤波 lm2=length(m2); tm2=(0:lm2-1)/fs; subplot(2,3,2) plot(tm2,m2); xlabel('n')

ylabel('信号幅值')

title('低通滤波后波形');

k2=fft(m2);%滤波后的波形做离散傅里叶变换

l2=length(k2); w2=2*[0:l2-1]/l2;

subplot(2,3,3);

plot(w2,abs(k2));

xlabel('数字角频率w') ylabel('幅度') title('低通滤波后频谱'); %解调滤波后的频谱 %用IIR 滤波器滤波（高）

[N,WC]=buttord(0.15,0.20,1,15);%确定高通滤波器的阶数和截止频率； [B,A]=butter(N,WC,'high'); %确定高通滤波器分子分母系数 [H1,W1]=freqz(B,A); subplot(2,3,4);

plot(W1,abs(H1));%高通滤波器波形 xlabel('w1') ylabel('H1')

title('高通滤波器波形'); m=filter(B,A,y1); %滤波 lm=length(m); tm=(0:lm-1)/fs; subplot(2,3,5); plot(tm,m); xlabel('n')

ylabel('信号幅值m')

title('高通滤波后波形'); k=fft(m);

l2=length(k); w2=2*[0:l2-1]/l2; subplot(2,3,6); plot(w2,abs(k));

1

2

34

5

6

-0.4

-0.200.20.4音乐信号2的波形

t

y 2

00.20.4

0.60.8

1 1.

2 1.4 1.6 1.82

1000

2000

3000

音乐信号2的频谱

w

f 2

1

2

345

6

-1-0.500.51音乐信号1的波形

t

y 1

00.20.4

0.60.8

1 1.

2 1.4 1.6 1.82

2000

40006000%音乐信号1的频谱

w

f 1

xlabel('数字角频率w') ylabel('幅度k')

title('IIR 高通滤波后频谱');

实验六.二

clear all ;clc

[a,fs1,bit1]=wavread('I do'); [b,fs2,bit2]=wavread('风声'); size(b)%查看读取信号的声道类型 y2=b(:,1);%对信号进行分列处理 n2=length(y2);%求信号y2的的长度 t2=(0:n2-1)/fs2; f2=fft(y2);

w2=2/n2*[0:n2-1]; %wavplay(y2,fs2);

size(a)%查看读取信号的声道类型 y1=a(: ,1);%对信号进行分列处理 n1=length(y1); t1=(0:n1-1)/fs1; f1=fft(y1);

w1=2/n1*[0:n1-1];%w 为连续频谱的数字角频率横坐标 %wavplay(y1,fs1);

Fy1=abs(f1);%音乐1的幅度 Ay1=angle(f1);%音乐1的相位 Fy2=abs(f2);%音乐2的幅度 Ay2=angle(f2);%音乐2相位

F1=Fy1.*exp(j*Ay2);%音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合 X1=ifft(F1); n3=length(X1);

tx1=(0:(n3-1))/fs1;

w3=2/n3*[0:n3-1];

%wavplay(real(X1),fs1); F2=Fy2.*exp(j*Ay1);%幅度相位交叉组合 X2=ifft(F2); n4=length(X2);

tx2=(0:(n4-1))/fs2; w4=2/n4*[0:n4-1]

%wavplay(real(X2),fs2); figure(1)

subplot(2,1,1);plot(t1,y1);%绘制信号1波形

title('音乐信号1的波形'); xlabel('t');

ylabel('y1'); subplot(2,1,2);

123456

-0.5

0.5

音乐2的幅度与音乐1的相位交叉组合后的波形

t

X 2

00.20.40.60.8

1 1.

2 1.4 1.6 1.82

1000

20003000

音乐2的幅度与音乐1的相位交叉组合后的频谱

w

F

2

123456

-2

-101

2音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合后的波形

t

X 1

00.20.40.60.8

1 1.

2 1.4 1.6 1.82

2000

40006000音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合后的频谱

w

F 1

plot(w1,abs(f1));%绘制音乐信号1的频谱 title('%音乐信号1的频谱');

xlabel('w');

ylabel('f1');

figure(2) subplot(2,1,1);plot(t2,y2);

title('音乐信号2的波形'); xlabel('t'); ylabel('y2');

subplot(2,1,2);plot(w2,abs(f2)); title('音乐信号2的频谱'); xlabel('w'); ylabel('f2'); figure(3)

subplot(2,1,1);plot(tx1,X1);

title('音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合后的波形'); xlabel('t'); ylabel('X1');

subplot(2,1,2);plot(w3,abs(F1));

title('音乐1的幅度与音乐2的相位交叉组合后的频谱'); xlabel('w'); ylabel('F1'); figure(4)

subplot(2,1,1);plot(tx2,X2);

title('音乐2的幅度与音乐1的相位交叉组合后的波形'); xlabel('t'); ylabel('X2');

subplot(2,1,2);plot(w4,abs(F2));

title('音乐2的幅度与音乐1的相位交叉组合后的频谱'); xlabel('w');

ylabel('F2');