基于MATLAB的语音处理

基于MATLAB的语音滤波实验

实验目的：

1．在Matlab环境下对语音的频谱进行处理（数字滤波）并试听效果；

2．在Matlab环境下对语音的抽样率进行处理（语音压缩）并试听效果

实验步骤：

一、音频文件的压缩（抽取）。

1．利用windows附件中的录音机功能录制8~10秒的.wav语音文件，并以lei为文件名保存到Matlab/work的文件夹中。

a.打开开始/程序/附件/娱乐/录音机;

b.用windows media player播放一首音乐并用MIC对着耳机录音或自已说话录音（按键），到10秒时停止（按

键）；

c.将录制的文件加存为C:/Matlab/work中，文件名为leii.wav；

2．打开Matlab并新建一.m文件；

3．在.m文件中用y=wavread(‘lei.wav’)命令读入语音文件。

4．语音压缩：在m命令窗中输入如下命令：

5．运行sample2.m之后会在work文件夹中生成一个名为lei2的.wav文件，如下图：

6．双击lei2音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。

7．在sample2.m文件中改变抽取倍率s (必须为正整数)，重复4、5、6步，观察在不同抽取倍率s下的音频质量，（注意：在运行sample2.m之前必须将work中名为lei2的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）

二、音频信号的时域滤波（音频数据的时域卷积）。

（一）、低通滤波

1．打开Matlab并新建一.m文件，在.m文件中用y=wavread(‘lei.wav’)命令读入语音文件。

2．在m命令窗中输入如下命令，并加存为sample3.m，运行该m文件。

3．双击lei3音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。

4．再加一级h(n)的低通滤波，重复2、3步，如下图：

（注意：在运行lei2.m之前必须将work中名为lei3的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）

5．重复2、3、4步，观察在不同阶数的低通滤波下的音频质量。

（二）、高通滤波

１．打开Matlab并新建一.m文件，在.m文件中用y=wavread(‘lei.wav’)命令读入语音文件。

２．在m命令窗中输入如下命令，并加存为sample４.m，运行该m文件。

6．双击lei4音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。

7．再加一级h(n)的低通滤波，重复2、3步，如下图：

（注意：在运行lei2.m之前必须将work中名为lei4的.wav音频文件删除，或在.m文件中wavwrite()中的保存文件名改为其它的名字。）

再加一级高通滤波：

（三）时域低通滤波时频域的频谱变化：

１．打开在第（一）步中创建的sample3.m文件，并在原文件中加入以下命令，另存为sample33.m

频谱如下图：

２．下图为h(n)为31点的三重低通滤波程序和频谱图：

（四）时域高通滤波时频域的频谱变化：

１．打开在第（二）步中创建的sample4.m文件，并在原文件中加入以下命令，另存为sample44.m 频谱如下图：

２．下图为h(n)为3点的三重低通滤波程序和频谱图：

二、音频信号的频域理想滤波处理：

原音频信号的抽样频率:s

s s f T Hz f 122050=

=抽样间隔, ))(~

(),~(12010--N N

N N FFT π

ω为对应数字角频率即变换的长度为 k N

f f k N fT T s s s =⇒=

⇒=Ωπ

πω22而,该式即为模拟域频率f 跟频率域（ＦＦＴ变换）中k 的关系 （一）理想低通滤波：

１．设计一截止频率为⎩⎨

⎧∞

≤<≤≤=f f f f f H f 00

0001)(:的理想低通滤波器则

对应的数字频率域（ＦＦＴ）的系统函数的频率特性为：⎪⎪⎩

⎪

⎪⎨⎧

-≤<≤≤=100100N k f f N f f N k k H s s )(

２．按下图所示输入m 文件，另存为lowfilter1.m ，并运行该程序。

２．双击lei ５音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。

３．将该m 文件中的f0=2000分别改为1000、500、300、200、4000、…….后,运行程序试听效果。 ４．在该m 文件中加入如下命令，重复第3步，并观察Xw 、Ｈw 、Ｙw 的频谱。

（二）理想高通滤波：

１．设计一截止频率为⎩⎨⎧∞

≤<≤≤=f f f f f H f 00

0100)(:的理想高通滤波器则

对应的数字频率域（ＦＦＴ）的系统函数的频率特性为：⎪⎪⎪⎩⎪

⎪

⎪

⎨⎧-≤≤--<<≤

≤=1

01

00

0000N k f f N N f f N

N k f f N f f N

k k H s s

s s )(

２．按下图所示输入m 文件，另存为lowfilter1.m ，并运行该程序。

２．双击lei6音频文件，用耳机试听效果，并跟lei1的效果比较。

３．将该m 文件中的f0=1000分别改为800、500、300、200、1500、2000…….后,运行程序试听效果。 ４．在该m 文件中加入如下命令，重复第3步，并观察Xw 、Ｈw 、Ｙw 的频谱。