Matlab语音信号加噪、滤波处理及幅值幅频响应

Matlab中的信号降噪与滤波技术详解正文部分：在信号处理的领域中，信号的降噪和滤波是非常重要的步骤。

Matlab作为一种常用的工具，提供了丰富的信号处理函数和工具箱，可以帮助我们实现高效的信号降噪和滤波。

本文将详细介绍Matlab中的信号降噪和滤波技术。

一、信号降噪技术1.1 经典的降噪方法在信号降噪的过程中，最常用的方法之一是使用滑动平均法。

该方法通过计算信号在一定窗口内的平均值来消除噪声的影响。

在Matlab中，可以使用smooth函数来实现该方法。

使用该函数时，需要指定窗口的大小。

较大的窗口可以平滑信号，但会导致信号的平均值偏移。

而较小的窗口则可以更有效地去除高频噪声，但可能会保留一些低频噪声。

此外，还可以使用中值滤波法来降噪，该方法能够消除信号中的离群值。

在Matlab中，可以使用medfilt1函数实现中值滤波。

该函数需要指定一个窗口大小，并对信号进行中值滤波处理。

较大的窗口可以更好地降噪，但可能会导致信号的细节信息丢失。

1.2 基于小波变换的降噪方法除了经典的降噪方法外，基于小波变换的降噪方法也是一种常用的技术。

小波变换是一种多分辨率分析方法，可以将信号分解为不同尺度的子信号。

在降噪过程中，可以通过滤除高频子信号中的噪声来实现降噪效果。

在Matlab中，可以使用wdenoise函数来实现基于小波变换的降噪。

该函数需要指定小波族，降噪方法和阈值等参数。

1.3 基于自适应滤波的降噪方法自适应滤波是一种根据信号的统计特性进行滤波的方法，它可以根据信号的自相关矩阵来调整滤波器的参数。

在Matlab中，可以使用wiener2函数来实现自适应滤波。

该函数需要指定一个噪声估计器，通过估计信号和噪声的自相关函数来调整滤波器的参数。

二、信号滤波技术2.1 无限脉冲响应滤波器无限脉冲响应滤波器（IIR滤波器）是一种常用的滤波器，它可以对信号进行低通、高通、带通或带阻滤波。

在Matlab中，可以使用butter函数来设计和应用IIR滤波器。

如何在MATLAB中进行语音信号处理一、引言语音信号处理是一门充满挑战的学科，它涉及到声音的产生、捕捉、转换和处理等一系列过程。

在现代科技的支持下，MATLAB作为一种强大的工具，被广泛应用于语音信号处理领域。

本文将介绍如何使用MATLAB进行语音信号处理，包括信号预处理、语音分析和语音合成等方面。

二、信号预处理在进行语音信号处理之前，我们通常需要对信号进行预处理。

信号预处理的目标是将原始信号进行降噪、滤波和归一化等处理，以便后续的分析和处理。

在MATLAB中，我们可以使用一系列函数来实现信号预处理的过程。

首先，我们可以使用MATLAB提供的降噪算法对信号进行降噪处理。

常用的降噪算法有加性白噪声降噪算法、小波降噪算法等。

通过对原始信号进行降噪处理，可以有效提取出语音信号的有效信息。

其次，我们可以使用滤波技术对信号进行滤波处理。

滤波的目的是去除信号中的不必要成分，保留感兴趣的频率成分。

在MATLAB中，我们可以使用卷积和滤波函数来实现滤波过程。

最后，我们还可以对信号进行归一化处理。

归一化可以使信号的幅值范围在一个确定的范围内，方便后续的处理和比较。

在MATLAB中，我们可以使用归一化函数对信号进行归一化处理。

三、语音分析语音信号的分析是语音信号处理的关键步骤，它可以帮助我们了解信号的基本特征和结构。

在MATLAB中，我们可以使用一系列函数来实现语音信号的分析。

首先，我们可以使用MATLAB提供的时域分析函数对语音信号进行时域分析。

时域分析可以帮助我们了解信号的振幅、频率和相位等特征。

通过时域分析，我们可以得到语音信号的波形图、能谱图和自相关函数等。

其次，我们还可以使用频域分析函数对语音信号进行频域分析。

频域分析可以帮助我们了解信号的频率成分和频率分布等特征。

通过频域分析，我们可以得到语音信号的频谱图、功率谱密度图和谱线图等。

最后，我们还可以使用梅尔频率倒谱系数( MFCC)来提取语音信号的特征。

MFCC是一种广泛应用于语音识别领域的特征提取方法。

基于MATLAB有噪声语音信号处理一设计内容选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，对其进行频谱分析；利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其进行频谱分析；设计FIR数字滤波器，并对被噪声污染的语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征，回放语音信号。

二设计的具体实现1语音信号的时频分析利用MATLAB中的“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。

再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。

下面介绍wavread 函数几种调用格式。

（1）y=wavread（file）功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。

（2）[y,fs,nbits]=wavread(file)功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。

接下来，对语音信号kalong.wav进行采样。

其程序如下：[y,fs,nbits]=wavered (‘kalong’);把语音信号加载入Matlab 仿真软件平台中然后，画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析。

MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT的函数fft,其调用格式如下：Xk=fft(xn,N)参数xn为被变换的时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn 的长度时，fft函数自动在xn后面补零。

当N小于xn的长度时，fft函数计算xn 的前N个元素，忽略其后面的元素。

在本次设计中，我们利用fft对语音信号进行快速傅里叶变换，就可以得到信号的频谱特性。

其程序如下：[x,fc,nbits]=wavread ('kalong.wav');sound(x,fc,nbits); %回放语音信号N=length(x); %求出语音信号的长度t=0:1/fc:(size(x)-1)/fc;X=abs(fft(x,N)); %傅里叶变换X=X(1:N/2);f=fc/N*(0:1:(N/2)-1);figure(1)subplot(2,1,1);plot(t,x);title('原始信号波形');xlabel('s');subplot(2,1,2);plot(f,abs(X));%可见声音信号频谱在0～4e3范围之内程序结果如下图：24681012-0.2-0.100.10.2原始信号波形s02000400060008000100001200050010001500原始信号频谱Hz幅度2 语音信号加噪与时谱分析在本次设计中，我们是利用MA TLAB 中加入单频率噪声到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其频谱分析。

一．综合实验题目应用MatLab对语音信号进行频谱分析及滤波二．主要内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；课程设计应完成的工作：1、语音信号的采集;2、语音信号的频谱分析;3、数字滤波器的设计;4、对语音信号进行滤波处理;5、对滤波前后的语音信号频谱进行对比分析;三．具体要求1、学生能够根据设计内容积极主动查找相关资料;2、滤波器的性能指标可以根据实际情况作调整;3、对设计结果进行独立思考和分析;4、设计完成后,要提交相关的文档;1)课程设计报告书(纸质和电子版各一份,具体格式参照学校课程设计管理规定),报告内容要涵盖设计题目、设计任务、详细的设计过程、原理说明、频谱图的分析、调试总结、心得体会、参考文献（在报告中参考文献要做标注，不少于5篇）。

2)可运行的源程序代码(电子版)四．进度安排在基本要求的基础上,学生可根据个人对该课程设计的理解,添加一些新的内容。

五．成绩评定（1）平时成绩：无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。

迟到15分钟按旷课处理（2）设计成绩：按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。

（3）设计报告成绩：按照提交报告的质量给出相应的成绩。

课程设计成绩=平时成绩（30%）+设计成绩（30%）+设计报告成绩（40%）目录第一节实验任务 (3)第二节实验原理 (3)2.1 采样频率、位数及采样定理 (3)2.2 时域信号的FFT分析 (4)2.3 IIR数字滤波器设计原理 (4)2.4 FIR数字滤波器设计原理 (4)第三节实验过程 (5)3.1原始语音信号采样后的时域、频域分析 (5)3.2采样后信号的FFT变换分析 (7)3.3双线性变换法设计IIR数字滤波器 (8)3.4窗函数法设计FIR数字滤波器 (11)第四节心得体会 (14)第五节参考文献 (15)应用MatLab对语音信号进行频谱分析及滤波第一节实验任务录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。

如何在MATLAB中进行信号降噪与滤波处理信号降噪与滤波是信号处理领域中的重要课题，其中MATLAB作为一种强大的工具被广泛应用。

本文将介绍如何在MATLAB中进行信号降噪与滤波处理，并探讨其中的常用方法和技巧。

一、信号降噪的意义信号降噪是指通过一系列处理方法，将受到噪声污染的信号恢复到原始信号的过程。

在实际应用中，信号通常受到各种噪声干扰，如背景噪声、器件噪声等。

降噪处理可以提升信号的质量，提高信息的提取能力，对于提高系统的性能具有重要意义。

二、MATLAB中的信号降噪方法在MATLAB中，有很多常用的信号降噪方法，如均值滤波、中值滤波、小波降噪等。

1. 均值滤波均值滤波是一种简单而有效的滤波方法。

它通过取周围像素的平均值来抑制噪声。

在MATLAB中，可以使用`imfilter`函数来实现均值滤波。

下面是一个示例代码：```matlabimg = imread('image.jpg'); % 读入图像noise_img = imnoise(img,'salt & pepper',0.02); % 生成椒盐噪声图像filter_img = imfilter(noise_img, ones(3,3)/9); % 进行均值滤波imshow(filter_img); % 显示结果图像```2. 中值滤波中值滤波是一种非线性滤波方法，它通过取周围像素的中值来抑制噪声。

与均值滤波相比，中值滤波能更好地保留图像的边缘和细节。

在MATLAB中，可以使用`medfilt2`函数来实现中值滤波。

下面是一个示例代码：```matlabimg = imread('image.jpg'); % 读入图像noise_img = imnoise(img,'salt & pepper',0.02); % 生成椒盐噪声图像filter_img = medfilt2(noise_img, [3,3]); % 进行中值滤波imshow(filter_img); % 显示结果图像```3. 小波降噪小波降噪是一种基于小波分析的信号降噪方法。

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波频谱分析是对信号的频率特性进行研究和描述的一种方法，而滤波是对信号进行去除或者强调特定频率成份的处理。

在语音信号处理中，频谱分析及滤波常用于去除噪声、增强语音信号的清晰度和可听度。

Matlab作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数用于频谱分析和滤波。

下面将详细介绍如何使用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波的步骤和方法。

1. 导入语音信号首先，我们需要将含噪声的语音信号导入到Matlab中进行处理。

可以使用Matlab提供的`audioread()`函数读取语音文件，并将其存储为一个向量。

```matlab[y, Fs] = audioread('noisy_speech.wav');```其中，`y`是读取到的语音信号向量，`Fs`是采样率。

如果语音文件的采样率不是默认的16kHz，可以使用`resample()`函数调整采样率。

2. 绘制时域波形为了对语音信号有一个直观的了解，可以绘制其时域波形图。

使用Matlab的`plot()`函数可以实现这一目标。

```matlabt = (0:length(y)-1)/Fs;plot(t, y);xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Time Domain Waveform');```这段代码将绘制出含噪声语音信号的时域波形图，横轴表示时间，纵轴表示信号的幅值。

3. 进行频谱分析频谱分析可以匡助我们了解语音信号在不同频率上的能量分布情况。

在Matlab 中，可以使用`fft()`函数对语音信号进行傅里叶变换，得到其频谱。

```matlabN = length(y);Y = fft(y);P = abs(Y).^2/N;f = Fs*(0:(N/2))/N;plot(f, 10*log10(P(1:N/2+1)));xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Power (dB)');title('Power Spectrum');```上述代码将绘制出含噪声语音信号的功率谱图，横轴表示频率，纵轴表示功率（以分贝为单位）。

本科毕业设计说明书（论文）第I 页共I 页毕业设计说明书（论文）外文摘要本科毕业设计说明书（论文）第II 页共I 页目次1 引言 (1)1．1 研究背景 (1)1.2 本文主要研究内容 (1)2 MATLAB简介 (3)2.1 什么是MATLAB (3)2.2 MATLAB的发展历史 (3)2.3 MATLAB系统 (4)2.4 MATLAB的主要功能和特性 (6)3. 数字滤波器简介 (8)3.1 数字滤波器的定义及分类 (8)3.2 数字滤波器设计方法 (10)4.音频信号频谱分析的软件实现 (13)4.1 数字滤波器设计 (13)4.2 音频信号频谱分析 (17)4.3 界面设计 (37)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)本科毕业设计说明书（论文）第1 页共45 页1 引言1.1 研究背景在计算机技术日新月异的今天，计算机已同人们的日常生活和工作越来越紧密的联系在一起。

而在工程计算领域中，计算机技术的应用正逐步把科技人员从繁重的计算工作中解放出来。

在科学研究和工程应用的过程中，往往需要进行大量的数学计算，传统的纸笔和计算器已根本不能满足海量计算的要求。

MATLAB的产生是与数学计算紧密联系在一起的， MATLAB由主包和功能各异的工具箱组成，其基本数据结构是矩阵，它具有非常强大的计算功能，正是凭借其杰出的性能，MATLAB现在已成为世界上应用最广泛的工程计算应用软件之一。

MATLAB在国外的高校已成为大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本程序设计语言。

信号处理是科学研究和工程技术许多领域都需要进行的一个重要环节，这种处理包括信号的检测、变换、滤波、传输、信号提取等。

传统上对信号的处理大都采用模拟系统来实现，然而，随着人们对信号处理要求的不断提高，以及模拟信号处理中一些不可克服的缺点，对信号的许多处理转而采用数字的方法来进行。

信号处理技术是开发具有自主知识产权的各类先进产品的瓶颈，是一项关键技术。

目录摘要-------------------------------------------------------------3 关键词-----------------------------------------------------------3 1课程设计的目的、意义-------------------------------------------3 1.1 目的---------------------------------------------------------31.2 意义---------------------------------------------------------32 设计任务及技术指标---------------------------------------------3 2.1 设计任务-----------------------------------------------------32.2技术指标------------------------------------------------------43 设计方案论证---------------------------------------------------43.1 信号的抽样与恢复---------------------------------------------4 3.2 滤波器设计---------------------------------------------------4 3.2.1模拟滤波器设计原理------------------------------------------4 3.2.2 模拟滤波器数字化原理---------------------------------------53.2.3数字高通、带通、带阻滤波器的设计----------------------------54 设计内容 ------------------------------------------------------6 4.1必选部分------------------------------------------------------6 4．2 拓展部分----------------------------------------------------65 实验结果与分析-------------------------------------------------66 总结-----------------------------------------------------------29 参考文献---------------------------------------------------------30题目语音信号分析系统设计摘要：语音信号分析系统设计涵盖了基于matlab对语音信号进行处理的原理、方法及源程序，包括语音信号的采集与时域频域分析、对语音信号进行加噪滤波处理、噪声滤除前后的语音进行时频域分析、语音信号的重采样和回放、语音信号部分时域参数的提取及GUI用户友好界面的实现，实现了对简单的单音节语音的综合处理与分析。

基于MATLAB的语音信号分析及滤波MATLAB是一种强大的数值计算和数据分析工具，也可以用于语音信号的分析和滤波。

本文将介绍基于MATLAB的语音信号分析和滤波方法。

首先，我们需要将语音信号导入MATLAB中进行分析。

语音信号可以以.wav格式的文件保存，可以使用`audioread`函数将.wav文件导入MATLAB中。

例如：```matlab[x, fs] = audioread('speech.wav');```其中，`x`是导入的语音信号，`fs`是采样率。

接下来，我们可以通过绘制波形图和频谱图来对语音信号进行分析。

波形图可以用`plot`函数绘制，频谱图可以用`spectrogram`函数绘制。

```matlabsubplot(2, 1, 1);plot(x);title('Waveform');xlabel('Sample');ylabel('Amplitude');subplot(2, 1, 2);spectrogram(x, hann(256), 128, 512, fs, 'yaxis');title('Spectrogram');```绘制的波形图显示了语音信号的振幅随时间的变化，而频谱图显示了语音信号在不同频率上的能量分布。

在分析完语音信号的基本特征后，我们可以应用滤波器对语音信号进行滤波。

常用的语音信号滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

可以使用MATLAB中的`filter`函数来应用这些滤波器。

例如，下面的代码展示了如何使用低通滤波器对语音信号进行滤波：```matlabfc = 4000; % 截止频率为4000 Hz[b, a] = butter(6, fc/(fs/2), 'low'); % 6阶Butterworth低通滤波器filtered_x = filter(b, a, x);figure;subplot(2, 1, 1);plot(x);title('Original Signal');xlabel('Sample');ylabel('Amplitude');subplot(2, 1, 2);plot(filtered_x);title('Filtered Signal');xlabel('Sample');ylabel('Amplitude');```通过调整截止频率和滤波器阶数，可以实现不同的滤波效果。

Matlab中的信号加噪处理技巧导言：在现代的信息传输、储存和处理中，信号的质量是至关重要的。

然而，在现实世界中，信号通常会受到各种噪声的干扰。

为了最大程度地提高信号的清晰度和准确性，信号加噪处理技巧在信号处理领域中起着至关重要的作用。

这篇文章将介绍Matlab中一些常用的信号加噪处理技巧，并探讨它们的原理和应用。

一、信号加噪的背景和概述1.1 什么是信号加噪？信号加噪是指在原始信号中添加噪声的过程。

噪声可以是由于电磁波、电磁辐射、传输信道等原因引起的随机干扰。

信号加噪处理的目标是去除或降低噪声对信号的影响，以提高信号的质量和可靠性。

1.2 信号加噪的意义和应用信号加噪处理技巧在很多领域都有广泛的应用。

在通信领域中，信号加噪处理可以提高通信系统的抗干扰能力和传输质量。

在音频和图像处理领域中，信号加噪处理可以提高音频和图像的清晰度和准确性。

此外，在生物医学领域和物理实验中，信号加噪处理也是必不可少的。

二、2.1 生成噪声信号在进行信号加噪处理之前，首先需要生成噪声信号。

Matlab提供了一些内置函数和工具箱，用于生成各种类型的噪声信号，如高斯噪声、均匀噪声、脉冲噪声等。

这些函数和工具箱提供了丰富的参数选项，可以根据实际需求生成符合要求的噪声信号。

2.2 信号加噪处理方法Matlab中有多种信号加噪处理方法，常用的包括滤波、降噪算法和频谱分析等。

滤波是最常用的信号加噪处理方法之一。

信号滤波可以通过去除噪声频率成分或减小噪声幅度来降低噪声的影响。

Matlab提供了多种滤波器设计工具和函数，如FIR滤波器、IIR滤波器等，可以根据具体需求选择合适的滤波器进行信号滤波。

除了滤波之外，降噪算法也是一种常用的信号加噪处理方法。

主要有小波降噪、自适应滤波等算法。

这些算法基于信号的统计特性和噪声的模型，通过一系列数学运算来估计和去除噪声成分。

Matlab提供了丰富的函数和工具箱，用于实现这些降噪算法。

频谱分析是用于分析信号频率特性的方法，也可以用于信号加噪处理。

课程设计二基于MATLAB的语音信号采集与处理一、实验目的和意义1. MATLAB软件功能简介MATLAB的名称源自Matrix Laboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场。

它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。

MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。

MATLAB软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric）、符号运算功能（Symbolic）、数据可视化功能（Graphic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。

其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。

该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。

目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。

MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、次那好和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。

MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。

由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。

例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换和z正反变换等。

MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析和零极点图绘制等内容。

数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。

利用Matlab进行声音信号处理的技术方法引言：在现代科技飞速发展的时代，声音信号处理成为一个热门的技术领域。

利用Matlab这一功能强大的软件工具，可以进行各种声音信号处理的研究和应用。

本文将介绍利用Matlab进行声音信号处理的技术方法，包括声音信号采集、预处理、频域分析、音频特征提取、降噪以及语音识别等方面的内容。

一、声音信号采集声音信号采集是声音信号处理的第一步，它的质量直接影响后续处理的效果。

在Matlab中，我们可以利用声音输入和录音功能来实现声音信号的采集。

声音输入函数可以从外部声卡、麦克风等设备录取音频数据，而录音函数则可以通过计算机内部的声卡进行录音。

要进行声音信号采集，首先要设置好采样率和采样位数。

采样率表示每秒采样的次数，常用的采样率有8kHz、16kHz和44.1kHz等。

采样位数表示每个采样值的位数，一般为8位或16位。

在Matlab中，可以使用audiorecorder函数设置采样率和采样位数。

二、声音信号的预处理声音信号预处理是为了去除噪声和提高信号质量，以便后续处理。

常用的声音信号预处理方法包括去噪、滤波、归一化等。

去噪是声音信号预处理的重要步骤。

常见的去噪方法有时域滤波和频域滤波。

时域滤波是通过卷积运算对声音信号进行滤波，可以去除特定频率范围内的噪声。

频域滤波则是将声音信号从时域转换到频域，利用频域上的滤波器对噪声进行滤波。

滤波是声音信号预处理的另一种常用方法，它可以去除声音信号中的杂音和干扰信号。

低通滤波器可以去除高频噪声，而高通滤波器则可以去除低频噪声。

在Matlab中，可以使用fir1函数设计滤波器，然后使用filter函数进行滤波。

归一化是将声音信号的振幅范围缩放到合适的范围内，以便后续处理。

通过归一化，可以消除不同音频文件之间的振幅差异。

三、频域分析频域分析是声音信号处理中常用的方法之一。

在Matlab中，可以通过使用快速傅里叶变换（FFT）函数对声音信号进行频谱分析。

应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波实验目的1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程；2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；3.学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

实验环境1.微型电子计算机（PC）；2.安装Windows 10操作系统，MATLAB7.0，FormatFactory等开发工具。

实验原理：在MATLAB环境中，有关声音（wave）录制、播放、存储和读取的函数有：●y=wavrecord(N,fs,Dtype)利用系统音频输入设备录音，以fs为采样频率，默认值为11025，即以11025Hz 进行采样。

Dtype为采样数据的存储格式，用字符串指定，可以是：‘double’、‘single’、’int16’、‘int8’其中只有int8是采用8位精度进行采样，其它三种都是16位采样结果转换为指定的MATLAB数据；●wavplay(y,fs)利用系统音频输出设备播放，以fs为播放频率，播放语音信号y；●wavwrite(y,fs,wavfile)创建音频文件；●wavread()读取wav格式的音频文件。

例如：[x,fs,bits]=wavread('myrecordsound.wav')x=x(:,1); %假设声音是双声道，只取单声道作分析上述语句表示读入存放在当前工作目录下的声音文件myrecordsound.wav，并以fs 为采样频率进行采样后存储在数组x中。

其中nbit是采样精度，比如16就是指16位精度的采样。

取单声道后，得到的数值x是一个列向量。

●sound()；该函数的输入参量是音频数据向量、采样频率和转换位数。

例如：sound(sin(2*pi*25*(1:4000)/100));响两声就是：sound(sin(2*pi*25*(1:4000)/100));sleep(1);sound(sin(2*pi*25*(1:4000)/100));实验内容和任务要求1．采集语音信号并进行频谱分析2．对加入噪声的语音信号进行频谱分析3. 设计数字滤波器对加入噪声的语音信号进行滤波问题分析本实验要求设计IIR和FIR两种形式的滤波器对带有噪音的信号进行滤波。

《信号与系统》课程设计——加噪语音信号的滤波组员：1 读入语音信号Q2，并对其进行时域分析y=wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\kecheng\Q2.wav');N=length(y);k=linspace(0,N/44100,N);plot(k,y);title('Q2信号的时域分析图像');xlabel('时间 S');ylabel('幅度');图像2.对Q2做频域分析：y=wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\kecheng\Q2.wav');N=length(y);ff = fft(y);index=linspace(-22050,22050,N);figure(1)plot(index , abs(fftshift(ff)));title('Q2信号的频域波形');xlabel('频率 HZ');ylabel('幅度');从频谱图像上可以看出，信号的频谱大致在8Khz以下，而且具有较大的直流偏量，信号中低频的成分比较多，越到高频的地方幅度越小。

二．1.播放Q2音频，然后加上不同幅度的噪声，再播放加上噪声的音频。

y=wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\kecheng\Q2.wav');N=length(y);wavplay(y,44100);noise=0.1*randn(size(y));signal=noise+y;wavplay(signal,44100);noise2=0.2*randn(size(y));signal2=noise2+y;wavplay(signal2,44100);我们可以清晰的听出，噪声的幅度越大时，语音信号的质量越差。

Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第13期(2011年5月)MATLAB 语音信号分析和处理冯玉亮，孙祥娥（长江大学电子信息信学院，湖北荆州434023）摘要：MATLAB 作为一款具备强大科学计算能力和图形显示功能的软件在科学研究以及实际应用的各个领域得到了广泛的应用。

文章介绍了FFT 频谱分析原理及其显示，MATLAB 中相关函数的功能，滤波器的设计和使用。

在此基础上对实际采集的一段含噪声语音信号进行了相关分析处理，试验证明MATLAB 对语音信号的处理十分简单方便，易于实现。

关键词：语音信号处理；MATLAB ；滤波器；频谱分析中图分类号：TN912文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)13-3145-03Analysis and Processing Speech Signal Based on MATLABFENG Yu-liang,SUN Xiang-e(Electronic and Information Institute of Yangtze University,Jingzhou 434102,China)Abstract:As a scientific software with the characteristic of powerful computing capability and strong graphical display,Matlab has been widely used in scientific research and practical applications in various fields.This paper introduces the principle of FFT firstly,Matlab fuc -tions about display,filter designing are discribed too.And then,an actual speech signal is analysed and processed by matlab.Though analysis the frequency character of noise and raw speech,the proper filter is designed and the noise is surpressed.Matlab can execute those analysis and peocessing simplely and conveniently.Key words:the speech signal proseccing;matlab;filter;frequency character analysis数字信号处理是一门发展迅速、应用广泛的前沿性学科，加上现在科技的迅速发展，数字信号处理也在逐步向着数字化、可视化、软件化的方向发展。

用MATLAB实现语音信号降噪滤波语音信号降噪是指通过滤波技术减少或消除语音信号中的噪声成分，以提高语音信号的质量和清晰度。

MATLAB作为强大的计算软件平台，提供了丰富的信号处理工具箱和函数库，可以用来实现语音信号降噪滤波。

语音信号降噪滤波的基本步骤包括：预处理、噪声估计、滤波处理和后处理。

下面将详细介绍每个步骤以及如何在MATLAB中实现。

1. 预处理：预处理通常包括读取语音信号、预加重和分帧处理。

MATLAB提供了读取音频信号的函数audioread(，可以将音频文件读取为一个向量。

预加重是为了强调高频部分，减小低频部分的能量，常用的预加重滤波器是一阶高通滤波器。

可以通过设计一个一阶IIR滤波器实现：```matlabfunction y = preemphasis(x, alpha)b = [1 -alpha];a=1;y = filter(b, a, x);end```分帧处理是将长时间的语音信号分成若干个短时段的音频帧，通常每帧长度为20ms-40ms。

可以使用函数buffer(实现分帧处理：```matlabframe_length = 0.02; % 20msframe_shift = 0.01; % 10msframe_samples = frame_length * fs; % fs为采样率frame_shift_samples = frame_shift * fs;frames = buffer(y, frame_samples, frame_shift_samples,'nodelay');```2. 噪声估计：噪声估计是为了获得噪声信号的特征，以便将其从语音信号中减去。

常用的噪声估计方法有简单平均法、中位数法等。

以简单平均法为例，可以使用函数mean(进行噪声估计：```matlabnoise_frames = frames(:, 1:noise_frame_num); % 噪声帧noise_spectrum = abs(fft(noise_frames)); % 噪声帧频谱noise_spectrum_mean = mean(noise_spectrum, 2); % 帧频谱平均```3. 滤波处理：滤波处理是将估计得到的噪声信号从语音信号中减去。

目录一、设计目的。

二、设计要求。

三、详细设计过程。

四、调试分析。

五、结果分析与体会。

六、附录或参考资料。

一、设计目的在Matlab 软件平台上，对录制的语音信号采样，综合运用数字信号处理的理论知识分析时域波形和频谱图。

根据降噪要求用双线性变化法设计低通数字滤波器，并运用所设计的滤波器对采集的信号进行滤波, 绘制滤波后信号的时域波形和频谱。

二、设计要求利用MATLAB中的函数wavread对语音信号采集，sound 函数播放语音，并且声音采用的是单声道。

采样频率Fs=22050Hz，Bits表示量化阶数，y为采样数据。

利用快速傅里叶变换对语音数据进行傅里叶变换，分析语音信号频谱。

人的语音信号频率一般集中在200 k Hz到4.5 k Hz之间，从声音频谱的包络来看, 分析频谱图可清楚地看到加噪前的样本声音的主要以低频为主，样本声音的能量集中在低频部分。

样本声音的能量集中在0.1pi(即1102.5Hz)以内, 0.4pi以外的高频部分很少。

所以信号宽度近似取为1.1k Hz, 由采样定理可得FS>2F0=2*1102.5=2205Hz,相对的小高频部分应该属于背景噪声。

是人为的在这段语音中加入的高频噪声，加噪后语音信号的频谱中在高频部分的能量有所增加。

下面将利用低通滤波器处理这段加噪语音，以达到去除高频噪声的目的。

IIR 滤波器设计是以模拟滤波器为基础进行的,椭圆滤波器的通带和阻带都有切比雪夫波纹，是等波纹的逼近方式，过渡带非常陡峭，在滤波器阶数N 给定的情况下，同样的性能指标要求的阶数是最小的，这使得在众多的模拟滤波器中椭圆滤波器设计是最优化的，性能是最好的，同时为了防止频率混叠，普遍采用双线性变换法, 实现模拟滤波器到数字滤波器的转换。

依据这样的设计思路，设定滤波器的参数。

三、详细设计过程（1）语音信号采集语音信号采集该实验以研究者本人的声音为分析样本。

1.准备音频线、麦克风，连接好电脑2.开启Windows中的录音机。