数字信号处理课程设计实验报告.docx
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数字信号处理课程设计实验报告
数字信号处理课程设计
实验报告
物理工程学院
电子信息科学与技术1班
20092250117
柳炯
1、音乐信号的音谱和频谱观察
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
sound（y,fs）;%播放音乐信号
plot（y）;%输出音乐信号的波形
y1=y（:
1）;%获取单声道信号
M=512;
fh1=fft（y1,M）;
w=2/M*[0:
M-1];
figure;plot（w,abs（fh1））;%输出音乐信号的频谱
2、音乐信号的抽取（减抽样）
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
sound（y,fs）;
figure;
subplot（1,2,1）;
plot（y）;
title（'原音乐信号波形'）;
y1=y（:
1）;
M=512;
fh1=fft（y1,M）;
w=2/M*[0:
M-1];
subplot（1,2,2）;
plot（w,fh1）;
title（'原音乐信号频谱'）;
gridon;
j=0;
d=10;%减抽样间隔取3和10代表混叠与非混叠
y3=y1（1:
100000）;%取前100000个点
fori=1:
d:
length（y3）;
j=j+1;
yd（j）=y1（i）;
end
sound（yd,fs/d）;
figure;
subplot（1,2,1）;
plot（yd）;
title（'减抽样时域'）;
fh2=fft（yd）;
l1=length（fh2）;
w2=2/l1*（0:
l1-1）;
subplot（1,2,2）;
plot（w2,abs（fh2））;
title（'减抽样频域'）;
3、音乐信号的AM调制和巴特沃斯IIR滤波器滤波
[w,fs,bit]=wavread（'2'）;
w1=w（:
1）;
l=length（w1）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
n=0:
length（w1）-1;
t1=w1.*cos（0.6*pi*n）';%调制
T1=fft（t1）;
plot（t1）;
title（'AM低/高频调制后波形'）;
figure;
plot（ww,abs（T1））;
title（'AM低/高频调制后频谱'）;
sound（t1,fs）;
t2=t1.*cos（0.6*pi*n）';%解调
T2=fft（t2）;
figure;
plot（t2）;
title（'AM低/高频解调后波形'）;
figure;
plot（ww,abs（T2））;
title（'AM低/高频解调后频谱'）;
sound（t2,fs）;
[N,wc]=buttord（0.2,0.3,2,15）;%滤波器参数选择
[b1,a]=butter（N,wc）;
[h,wi]=freqz（b1,a）;%根据参数确定滤波器的系统函数
figure;
plot（wi/pi,abs（h））;
title（'iir滤波器频谱'）;
%用iir对信号滤波
y=filter（b1,a,t2）;%对解调后的信号滤波
Y=fft（y）;
figure;
plot（y）;
title（'低/高频解调滤波后时域'）;
figure;
plot（ww,abs（Y））;
title（'低/高频解调滤波后的频域'）;
sound（y,fs）;
用窗函数法设计FIR滤波器（矩形窗和布莱克曼窗）
理想低通滤波器的函数：
functionhd=ideal（N,wc）
forn=0:
N-1
ifn==（N-1）/2
hd（n+1）=wc/pi;
elsehd（n+1）=sin（wc*（n-（N-1）/2））/（pi*（n-（N-1）/2））;
end
end
设计主程序：
[w,fs,bit]=wavread（'2'）;
w1=w（:
1）;
n=0:
length（w1）-1;
t1=w1.*cos（0.6*pi*n）';
j1=t1.*cos（0.6*pi*n）';
%用FIR对信号同步解调
N=9;wc=pi/4;%用boxcar时N取9
hd=ideal（N,wc）;%理想低通滤波器
w=boxcar（N）;%blackman和boxcar
h=hd.*w';%求出滤波器的特性
M=512;
fh=fft（h,M）;
ww=2/M*（0:
M-1）;
plot（ww,abs（fh））;
title（'矩形窗fir滤波器频率响应'）;
y=conv（j1,h）;%解调后信号和滤波器做卷积
Y=fft（y,M）;
figure
plot（y）;
title（'矩形窗fir滤波后时域'）;
figure
plot（ww,abs（Y））;
title（'矩形窗fir滤波后频域'）;
sound（y,fs）;
三余弦和白噪声的实验
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
y1=y（:
1）;
f=fft（y1）;
l=length（f）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
n=0:
length（y1）-1;
x=0.05*（cos（2*pi*3000*n/fs）+cos（2*pi*5000*n/fs）+cos（2*pi*8000*n/fs））;
fx1=fft（x）;
plot（ww,abs（fx1））;
title（'三余弦噪声频谱'）;
r=rand（size（y1）,1）-0.5;
fx2=fft（r）;
figure
plot（ww,abs（fx2））;
title（'随机白噪声频谱'）;
x1=y1'+x;%叠加三余弦噪声
figure
plot（x1）;
title（'加三余弦噪声的信号音谱'）;
fx3=fft（x1）;
figure
plot（ww,abs（fx3））;
title（'加三余弦噪声的信号频谱'）;
x2=y1+r;%叠加随机白噪声
figure
plot（x2）;
title（'加白噪声的信号音谱'）;
fx4=fft（x2）;
figure
plot（ww,abs（fx4））;
title（'加白噪声的信号频谱'）;
sound（x1,fs）;
sound（x2,fs）;
三余弦噪声滤波
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
y1=y（:
1）;
f=fft（y1）;
l=length（f）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
n=0:
length（y1）-1;
x=0.05*（cos（2*pi*3000*n/fs）+cos（2*pi*5000*n/fs）+cos（2*pi*8000*n/fs））;
fx1=fft（x）;
plot（ww,abs（fx1））;
title（'三余弦噪声频谱'）;
x1=y1'+x;
figure
plot（x1）;
title（'加三余弦噪声的信号音谱'）;
fx3=fft（x1）;
figure
plot（ww,abs（fx3））;
title（'加三余弦噪声的信号频谱'）;
sound（x1,fs）;
[N,wc]=buttord（0.1,0.14,5,20）;
[b1,a]=butter（N,wc）;
R=filter（b1,a,x1）;
fr=fft（R）;
figure
plot（R）;
title（'滤波去噪后信号的音谱'）;
figure
plot（ww,abs（fr））;
title（'滤波去噪后信号频谱'）;
sound（R,fs）;
随机白噪声滤波
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
y1=y（:
1）;
f=fft（y1）;
l=length（f）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
n=0:
length（y1）-1;
r=rand（size（y1）,1）-0.5;%随机白噪声的幅值取-0.5到0.5
fx2=fft（r）;
figure
plot（ww,abs（fx2））;
title（'随机白噪声频谱'）;
x2=y1+r;
figure
plot（x2）;
title（'加白噪声的信号音谱'）;
fx4=fft（x2）;
figure
plot（ww,abs（fx4））;
title（'加白噪声的信号频谱'）;
[N,wc]=buttord（0.06,0.1,2,20）;
[b1,a]=butter（N,wc）;
G=filter（b1,a,x2）;%滤波
fg1=fft（G）;
figure
plot（G）;
title（'滤波去噪后信号的音谱'）;
figure
plot（ww,abs（fg1））;
title（'滤波去噪后信号频谱'）;
sound（x2,fs）;
sound（G,fs）;
设计低通滤波器
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
y1=y（:
1）;
fx1=fft（y1）;
l=length（fx1）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
figure;
plot（ww,abs（fx1））;
title（'原信号频谱'）;
[N,wc]=buttord（0.1,0.15,1,20）;
[b1,a]=butter（N,wc）;
[h,wi]=freqz（b1,a）;
figure;
plot（wi/pi,abs（h））;
title（'滤波器特性曲线'）;
y=filter（b1,a,y1）;
fx2=fft（y）;
figure;
plot（ww,abs（fx2））;
title（'滤波后频谱'）;
sound（y1,fs）;
sound（y,fs）;
设计高通滤波器
[y,fs,bit]=wavread（'1'）;
y1=y（:
1）;
fx1=fft（y1）;
l=length（fx1）;
ww=2/l*（0:
l-1）;
figure;
plot（ww,abs（fx1））;
title（'原信号频谱'）;
[N,wc]=buttord（0.15,0.2,1,20）;
[b1,a]=butter（N,wc,'high'）;
[h,wi]=freqz（b1,a,'whole'）;
figure;
plot（wi/pi,abs（h））;
title（'滤波器特性曲线'）;
y2=filter（b1,a,y1）;
fx2=fft（y2）;
figure;
plot（ww,abs（fx2））;
title（'滤波后频谱'）;
sound（y1,fs）;
sound（y2,fs）;
幅度谱和相位谱交叉组合
[x,fs,bit]=wavread（'1'）;
x1=x（:
1）;
[y,fs,bit]=wavread（'2'）;
y1=y（:
1）;
N=10240;
fx1=fft（x1,N）;
fy1=fft（y1,N）;
Ffx1=abs（fx1）;%取幅度谱
Afx2=angle（fy1）;%取相位谱
F3=Ffx1.*exp（j*Afx2）;%幅度谱与相位谱结合
x3=ifft（F3）;%求出音乐信号
sound（real（x3））;
关于课题设计后面参考问题的一些看法：
1、音乐信号的音调与振动的频率（即振动的快慢）有关，频率越高，音调也就越高。
2、音色与音乐信号的频谱分布有关，与发生体的材料、结构有关。
3、两种不同音色的音乐信号因为本身的频率不同，叠加在一起后人耳还能够分辨出声音。
4、音乐信号的幅度影响信号的响度，相位影响信号的音调。
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