工程信号与系统大作业文字

工程信号与系统

大作业

——音频信号频谱

分析比较

学院：电子工程学院

班级：1402018

姓名：***

学号：***********

一、大作业要求：

以下的内容，给出过程描述，原理分析，数据图表及分析。

1录制自己一段语音，分析其频谱特点。

2录制一段自己唱的歌曲，并与歌星唱的相同歌曲作频谱分析的比较（背景唱的去除）。

二、Matlab处理音频信号及歌曲背景音乐的去除

1．设计方案：

语音波形图是语音信号的时域分析，将语音信号记录成时域波形。语音信号首先是一个时间序列，进行语音分析时，最直观的就是它的时域波形。通过计算机的采样的量化，直接将语音波形显示出来。

利用MATLAB中的wavread命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析。

利用matlab简单的函数可以完成对自己声音的录制，保存，利用第二个任务用到的程序可以完成对其频谱图的绘制。

对于歌手所唱歌曲背景音乐的去除，用Adobe Audition 软件来实现。具体步骤如下：

【第一步】打开AA，切换到多轨模式，选择“插入”栏下的“提取视频中的音频”，或者直接右键单击轨道，选择“插入”→“提取音频”，选择你要消声的音频片段。

【第二步】切换到单轨模式。

【第三步】选中一段没有人声的纯背景音乐部分，然后点击工具栏中的“效果”→“修复”→“降噪器（进程）。

【第四步】选择降噪器界面内的“获取特性”，就会自动获取噪音特性，然后就会出现这个界面

【第五步】取消选定特定区域，或者全部选中你要消除背景音乐的区域，再通过点击“效果”→“修复”→“降噪器（进程）”，此时又会出现降噪器界面了，这时候要注意界面内的“降噪级别”这一栏。

【第六步】全部调整好了之后，你就可以把它另存为了。

2．自己声音信号的获取：

利用录音机录下自己一段话音，并用格式工厂转化成wav格式音频，放入目标文件夹方便调用。

3．音频信号读入和播放

可支持两种格式的输入输出：NeST/SUN(后缀为“.au”)和Microsoft WAV文件（后缀为“.wav”）。本文采用的是WAV声音文件]。

wavread用于读取Microsoft的扩展名为“.wav”的声音文件，其调用格式如下：

y=wavread(file)

其作用是从字符串file所指定的文件路径读取wave文件，将读取的采样数据送到y中。若file中无“.wav”扩展名，则该命令自动将指定文件名后加上“.wav”扩展名。

[y,fs,nbits]=wavread(file);

其作用是返回采样率和每个采样的比特数。

4.MATLAB实现音频信号的频谱分析及可视化

a.对音频信号进行频谱分析要调用fft(快速傅立叶变换)，调用格式：

y=fft(x);

y=fft(x)利用FFT算法计算矢量x的离散傅立叶变换，当x为矩阵时，y为矩阵x的每一列的FFT。当x的长度为2的冥次方时，则fft采用基-2FFT算法，否则采用稍慢的混合基算法。

实现幅度响应要调用求绝对值或幅值函数，调用格式：m=abs(h);

b.频谱可视化要调用plot函数，调用格式：

plot(x)

用mean和var函数可求得信号均值和方差。

三、程序设计：

1.用matlab录取自己的声音并绘制数据波形及频谱图[x1,Fs,bits]=wavread('H:\信号音频\huayin.wav'); subplot(211);

plot(x1);

title('我的话音信号');

xlabel('时间n');

ylabel('音量n');

y1=fft(x1);

y1=fftshift(y1);

c1 = Fs/length(x1);

subplot(212);

plot([-Fs/2:c1: Fs/2-c1],abs(y1));

title('我的话音信号频谱');

结果如图一所示：

图一

2.我的语音信号及频谱分析程序

[x1,Fs,bits]=wavread('H:信号音频\杨宁.wav'); subplot(211);

plot(x1);

title('杨宁的歌曲信号');

xlabel('时间n');

ylabel('音量n');

y1=fft(x1);

y1=fftshift(y1);

c1 = Fs/length(x1);

subplot(212);

plot([-Fs/2:c1: Fs/2-c1],abs(y1));

title('杨宁的歌曲信号的频谱');

结果如图二：

图二

3.歌手的语音信号及频谱分析程序

[x1,Fs,bits]=wavread('H:信号音频\chenyixun.wav'); subplot(211);

plot(x1);

title('歌手的歌曲信号');

xlabel('时间n');

ylabel('音量n');

y1=fft(x1);

y1=fftshift(y1);

c1 = Fs/length(x1);

subplot(212);

plot([-Fs/2:c1: Fs/2-c1],abs(y1));

title('陈奕迅的歌曲信号的频谱');

结果如图三：

图三

4.三个音频的均值及方差：

[x,fs,bits]=wavread('H:\信号音频\huayin.wav'); [x,fs,bits]=wavread('H:信号音频\杨宁.wav');%将杨宁.wav打开

[y,fs,bits]=wavread('H:信号音频\chenyixun.wav');%将chenyixun.wav打开

M=mean(x)