基于matlab的数字音效处理器数字信号处理课设报告.docx
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基于matlab的数字音效处理器数字信号处理课设报告
一：
应用背景
利用所学习的数字信号处理知识，自己动手制作一个有趣的音效处理系统，看看能不能完成声音的逐渐放大和逐渐衰减、看看能不能让自己的声音发生一些改变（变得尖声尖气或粗声粗气）、看看改变声音播放速度有什么方法等等，你还可以自己想想还有什么有趣的变化，可以通过我们已有的知识让它实现。
作为课程设计，以下要求分为基本必做部分和提高必做部分，在提高部分你可以选择全部内容和部分内容，当然分数值是不一样。
二、基于MATLAB数字音效处理器
2.1：
实现步骤
基本要求描述（40分）
1）语音信号的采集（2分）
要求利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在5s内，存为*.WAV的文件。
然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。
2）语音信号的频谱分析（10分）
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，分析基频。
3）设计数字滤波器和画出其频率响应（10分）
给出各滤波器的性能指标：
（1）低通滤波器性能指标 fb＝1000Hz,fc＝1200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。
（2）高通滤波器性能指标 fc＝4800Hz,fb＝5000HzAs＝100dB,Ap＝1dB。
（3）带通滤波器性能指标 fb1＝1200Hz,fb2＝3000Hz,fc1＝1000Hz,fc2＝3200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。
4） 用滤波器对信号进行滤波（5分）
要求学生用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波,在Matlab中,FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波,IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。
5）比较滤波前后语音信号的波形及频谱（10分）
要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱，做出分析。
6）回放语音信号（1分）
在Matlab中,函数sound可以对声音进行回放。
其调用格式：
sound（x,fs,bits）;可以感觉滤波前后的声音有变化。
7）实现慢录快放和快录慢放功能（2分）
3提高部分要求（选择60分内容）
8）实现对声音信号放大和衰减功能（10分）
9）实现对录音内容倒播放（30分）
10）实现混音音效效果（10分）
11）实现回音音效效果（10分）
12）实现男女变声音效效果（30分）
13）设计系统界面（10分）
为了使编制的程序操作方便,要求有能力的学生,设计处理系统的用户界面。
2.2试验程序
基础部分：
clear;clc;closeall;
%读取声音信号%
[x,fs,nbits]=wavread（'bb',16384）;%读声音文件
N=length（x）;
n=[0:
N-1];
X=fft（x）;%傅里叶变换
Fs=2*fs;%2倍频
T=1/Fs;
f=n/N*Fs;%把点数转换成频率
subplot（2,1,1）;
plot（n,x）;%画出原声音信号
ylabel（'原声音信号'）;
xlabel（'时间/s'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（X））;%画出原声音信号的幅度谱
ylabel（'语音的幅度谱'）;
xlabel（'频率/Hz'）;
%%滤波器设计%
%%低通滤波器%
fp1=1000;fs1=1200;%设定低通滤波器通带截止频率和阻带截止频率
wp1=2*fp1/Fs;ws1=2*fs1/Fs;rp=1;as=100;
[N1,wp1]=ellipord（wp1,ws1,rp,as）;%计算椭圆低通模拟滤波器的阶数和通带边界频率
[B,A]=ellip（N1,rp,as,wp1）;%计算低通滤波器模拟滤波器系统函数系数
y1=filter（B,A,x）;%滤波器软件实现
Y1=abs（fft（y1））;
%低通滤波器设计与实现绘图部%
figure;
freqz（B,A）;
y1t='y_1（t）';
figure;
subplot（2,1,1）;
t=n*T;
plot（t,y1）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（y1t）;
axis（[0,t（end）,min（y1）,1.2*max（y1）]）%坐标范围
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fft（y1）））;
%高通滤波器%
fp2=4800;fs2=5000;%设定高通滤波器通带截止频率和阻带截止频率
wp2=2*fp2/Fs;ws2=2*fs2/Fs;rp=1;as=100;
[N2,wp2]=ellipord（wp2,ws2,rp,as）;%计算椭圆高通模拟滤波器的阶数和通带边界频率
[B2,A2]=ellip（N2,rp,as,wp2,'high'）;%计算高通滤波器模拟滤波器系统函数系数
y2=filter（B2,A2,x）;%滤波器软件实现
%高通滤波器设计与实现绘图部分
figure;
freqz（B2,A2）;
figure;
y2t='y_2（t）';
subplot（2,1,1）;
t=n*T;
plot（t,y2）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（y2t）;
axis（[0,t（end）,min（y2）,1.2*max（y2）]）
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fft（y2）））;
%带通滤波器%
fpl=1200;fpu=3000;fsl=1000;fsu=3200;
wp3=[2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];ws3=[2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];rp=1;as=100;
[N3,wp3]=ellipord（wp3,ws3,rp,as）;%计算椭圆带通模拟滤波器的阶数和通带边界频率
[B3,A3]=ellip（N3,rp,as,wp3）;%计算带通滤波器模拟滤波器系统函数系数
y3=filter（B3,A3,x）;%滤波器软件实现
%带通滤波器设计与实现绘图部分
figure;
freqz（B3,A3）;
y3t='y_3（t）';
figure;
subplot（2,1,1）;
t=n*T;
plot（t,y3）;
xlabel（'t/s'）;ylabel（y3t）;
axis（[0,t（end）,min（y3）,1.2*max（y3）]）
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fft（y3）））;
%播放声音%
sound（x,fs）;
sound（y1,fs）;%低通
sound（y2,fs）;%高通
sound（y3,fs）;%带通
%变速%
w=0.8
M=w*fs;%相乘的数为大于一的数为快放，小于一的为慢放
sound（x,M）;
提高部分:
%对声音信号放大和衰减%
%放大%
figure
o=10
forxa=1:
16384;
p（xa,1）=x（xa,1）*xa*o;
end
subplot（2,1,1）;
plot（x）;
xlabel（'原始波形'）
subplot（2,1,2）;
plot（n/Fs,p）;
xlabel（'变换波形'）
sound（20*p,fs）;
%衰减%
figure
o1=0.9
forxa=1:
16384;
p（xa,1）=x（xa,1）/xa*o1;
end
subplot（2,1,1）;
plot（x）;
xlabel（'原始波形'）
subplot（2,1,2）;
plot（n/Fs,p）;
xlabel（'变换波形'）
sound（20*p,fs）
%%%倒放
figure
w1=x（1:
2350）;
w2=x（2351:
3850）;
w3=x（3851:
4850）;
w4=x（4851:
5550）;
w5=x（5551:
8550）;
w6=x（10000:
10150）;
w7=x（10151:
12500）;
w8=x（12501:
16384）;
y=[w8;w7;w6;w5;w4;w3;w2;w1];
sound（30*y,fs）;
%%混频
[x5,fs5,nbits]=wavread（'man',16384）;%读声音文件
c=10*x+0.5*x5;
plot（c）；
sound（c）;
%%%%%%%回声
figure
z=[zeros（1000,1）;x];%声音延时
x1=[x;zeros（1000,1）];%使原声音长度与延时后相等
y1=x1+z;
plot（y1）;
sound（10*y1,fs）;
%%%%%%%%%%男女声变换%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%男声变女声
[y,fs]=wavread（'man'）;%saveY1%luyin
p=fft（y）;
xaa=p';
N=1000;
pa=[zeros（1,N）,xaa（1:
22001）,zeros（1,N）];
pu=pa';
Y1=3*real（ifft（pu））;
plot（Y1）
sound（20*Y1,fs）;
%%%%%%%%女声变男声
[y,fs]=wavread（'bb'）;%saveY1%luyin
p=fft（y）;
xaa=p';
xab（1:
17797）=xaa（1:
17797）;%取一半
N=3500;
pa=[xab（N:
17797）,zeros（1,17797）];
pu=pa';
Y2=3*real（ifft（pu））;
plot（Y2）
sound（1000*Y1,fs）;
2.3绘图部分：
语音信号的采集
低通滤波器：
高通滤波器：
带通滤波器：
放大：
衰减：
倒放：
混频：
回声：
男声变女声：
女声变男声：
三课设总结：
参考文献
[美]数字信号处理——使用MATLAB[M].西安：
西安交通大学出版社，2002.
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