matlab的语音信号频谱分析.docx
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matlab的语音信号频谱分析
实验一
[y,fs,bit]=wavread（'Ido'）%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）;%对信号进展分列处理
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'）;
gridon;
sound（y,fs）;
实验二
[y,fs,bit]=wavread（'Ido'）
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进展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'）;
gridon;
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进展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'）;
gridon;
sound（y3,fs/D）
实验三
[y,fs,bit]=wavread（'Ido'）
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;%对原信号进展调制
c2=b2'.*y1;
lc1=length（c1）;
t=（0:
lc1-1）/fs;
figure%用载波对信号进展调制，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'）;
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）'）;
gridon;
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）'）;
gridon;
sound（c1,fs）;
实验四
clearall;cla;closeall
[a,fs,bit]=wavread（'Ido'）;
y1=a（:
1）;%去单列数据进展分析
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）;
gridon;
title（'音频'）;
xlabel（'时间'）;
ylabel（'幅度'）;
subplot（2,3,4）;plot（w,abs（f1））;
gridon;
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
gridon;
title（'AM调制音频信号'）;
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
gridon;
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）;
gridon;
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
gridon;
title（'AM解调频谱'）;
xlabel（'频率/pi'）;
ylabel（'幅度'）;
%设计巴特沃斯滤波器进展滤波去噪
[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）;
gridon;
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;%基于经历的指标，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展滤波
f6=fft（y6）;
n4=length（f6）;
ty6=（0:
n4-1）/fs;
w3=2/n4*[0:
n4-1];
%sound（y6,fs）;
figure（5）
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）;%用布莱克曼窗进展滤波
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（'Ido'）;
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））;
gridon;
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））;
gridon;
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;
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））;
gridon;
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））;
gridon;
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'）;
%设计滤波器进展滤波去噪
[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
clearall;clc
[y,fs,bit]=wavread（'Ido'）;
size（y）%查看读取信号的声道类型
y1=y（:
1）;%对信号进展分列处理
n=length（y1）;%求信号y1的的长度
t1=（0:
n-1）/fs;
f1=fft（y1）;%对y1进展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）;
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））;
xlabel（'数字角频率w'）
ylabel（'幅度k'）
title（'IIR高通滤波后频谱'）;
实验六.二
clearall;clc
[a,fs1,bit1]=wavread（'Ido'）;
[b,fs2,bit2]=wavread（'风声'）;
size（b）%查看读取信号的声道类型
y2=b（:
1）;%对信号进展分列处理
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）;%对信号进展分列处理
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的相位穿插组合
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）;%幅度相位穿插组合
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）;
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的相位穿插组合后的波形'）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'X1'）;
subplot（2,1,2）;plot（w3,abs（F1））;
title（'音乐1的幅度与音乐2的相位穿插组合后的频谱'）;
xlabel（'w'）;
ylabel（'F1'）;
figure（4）
subplot（2,1,1）;plot（tx2,X2）;
title（'音乐2的幅度与音乐1的相位穿插组合后的波形'）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'X2'）;
subplot（2,1,2）;plot（w4,abs（F2））;
title（'音乐2的幅度与音乐1的相位穿插组合后的频谱'）;
xlabel（'w'）;
ylabel（'F2'）;
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