matlab声音信号频谱分析的课程设计

目录第1章课题的设计要求、目的、意义 (3)1.1课题的设计要求： (3)1.1.1．信号采集 (3)1.1.2．构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析 (3)1.1.3．数字滤波器设计 (3)1.1.4．信号处理 (3)1.1.5．设计图形用户界面 (3)1.2课题的设计目的与意义： (3)第2章课程设计报告内容 (4)2.1理论依据 (4)2.2信号采集 (4)2.3构造一个正弦干扰信号来干扰语音信号 (4)2.4数字滤波器设计 (4)2.5信号处理 (4)2.6具体指标 (4)2.7设计图形用户界面 (4)第3章设计理论依据 (5)3.1采样定理 (5)3.2采样频率 (5)第4章图形用户界面制作及Matlab实现 (6)4.1 按钮、静态文本和编辑器的使用 (6)4.1.1打开guide (6)4.2 按钮与程序的联系 (8)第5章调试及分析 (8)5.1打开信号。

(8)5.2声音播放，同时显示波形。

(9)5.3语音信号的频谱、幅度和相位。

(10)5.3.1频谱。

(10)5.3.2幅度。

(10)5.3.3相位。

(11)5.4加噪声后的语音信号波形。

(12)5.5加噪声后的语音信号的频谱、幅度和相位。

(12)5.5.1频谱。

(12)5.5.2幅度。

(13)5.5.3相位。

(13)5.6信号通过FIR滤波器后的波形。

(14)5.7信号通过FIR滤波器后的频谱、幅度和相位。

(15)5.7.1频谱。

(15)5.7.2幅度。

(16)5.7.3相位。

(16)5.8信号通过IIR滤波器后的波形。

(17)5.9 信号通过IIR滤波器后的频谱、幅度和相位。

(18)5.9.1频谱。

(18)5.9.2幅度。

(18)5.9.3相位。

(19)5.10信号通过巴特沃斯滤波器后的波形。

(20)5.11 信号通过巴特沃斯滤波器后的频谱、幅度和相位。

(21)5.11.1频谱。

频谱分析课程设计matlab一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握频谱分析的基本原理和方法，能够运用MATLAB软件进行频谱分析。

具体目标如下：1.了解频谱分析的基本概念和原理。

2.掌握MATLAB软件的基本操作和编程方法。

3.能够运用MATLAB软件进行信号的频谱分析。

4.能够根据分析结果进行信号的调制和解调。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和实践能力。

2.培养学生的团队合作意识和沟通能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括两个部分：频谱分析的基本原理和MATLAB软件的使用。

1.频谱分析的基本原理：包括频谱的定义、频谱分析的方法和频谱分析的应用。

2.MATLAB软件的使用：包括MATLAB的基本操作、编程方法和频谱分析的MATLAB实现。

三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法和实验法。

1.讲授法：通过讲解频谱分析的基本原理和方法，使学生掌握频谱分析的理论基础。

2.案例分析法：通过分析典型的频谱分析案例，使学生了解频谱分析的实际应用。

3.实验法：通过MATLAB软件进行频谱分析的实验，使学生掌握MATLAB软件的使用和频谱分析的方法。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

1.教材：选用《信号与系统》和《MATLAB教程》作为主要教材，提供相关的理论知识和技术指导。

2.参考书：提供相关的论文和书籍，供学生进一步学习和研究。

3.多媒体资料：制作PPT和视频资料，用于辅助讲解和演示。

4.实验设备：提供计算机和MATLAB软件，用于实验和实践。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和理解能力。

2.作业：布置相关的频谱分析练习题，评估学生对知识点的掌握和运用能力。

3.考试：期末进行闭卷考试，评估学生对频谱分析理论和MATLAB软件运用的综合能力。

用MATLAB设计对信号进行频谱分析和滤波处理的程序设计出一套完整的系统，对信号进行频谱分析和滤波处理：1．产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计三种高通，低通，带通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波后信号的频谱。

2.采集一段含有噪音的语音信号（可以录制含有噪音的信号，或者录制语音后再加进噪音信号），对其进行采样和频谱分析，根据分析结果设计出一合适的滤波器滤除噪音信号。

完整的程序%写上标题%设计低通滤波器：[N,Wc]=buttord()%估算得到Butterworth低通滤波器的最小阶数N和3dB截止频率Wc[a,b]=butter(N,Wc); %设计Butterworth低通滤波器[h,f]=freqz(); %求数字低通滤波器的频率响应figure(2); % 打开窗口2subplot(221); %图形显示分割窗口plot(f,abs(h)); %绘制Butterworth低通滤波器的幅频响应图title(巴氏低通滤波器'');grid; %绘制带网格的图像sf=filter(a,b,s); %叠加函数S经过低通滤波器以后的新函数subplot(222);plot(t,sf); %绘制叠加函数S经过低通滤波器以后的时域图形xlabel('时间 (seconds)');ylabel('时间按幅度');SF=fft(sf,256); %对叠加函数S经过低通滤波器以后的新函数进行256点的基—2快速傅立叶变换w= %新信号角频率subplot(223);plot()); %绘制叠加函数S经过低通滤波器以后的频谱图title('低通滤波后的频谱图');%设计高通滤波器[N,Wc]=buttord()%估算得到Butterworth高通滤波器的最小阶数N和3dB截止频率Wc[a,b]=butter(N,Wc,'high'); %设计Butterworth高通滤波器[h,f]=freqz(); %求数字高通滤波器的频率响应figure(3);subplot(221);plot()); %绘制Butterworth高通滤波器的幅频响应图title('巴氏高通滤波器');grid; %绘制带网格的图像sf=filter(); %叠加函数S经过高通滤波器以后的新函数subplot(222);plot(t,sf); ;%绘制叠加函数S经过高通滤波器以后的时域图形xlabel('Time(seconds)');ylabel('Time waveform');w; %新信号角频率subplot(223);plot()); %绘制叠加函数S经过高通滤波器以后的频谱图title('高通滤波后的频谱图');%设计带通滤波器[N,Wc]=buttord([)%估算得到Butterworth带通滤波器的最小阶数N和3dB截止频率Wc[a,b]=butter(N,Wc); %设计Butterworth带通滤波器[h,f]=freqz(); %求数字带通滤波器的频率响应figure(4);subplot(221);plot(f,abs(h)); %绘制Butterworth带通滤波器的幅频响应图title('butter bandpass filter');grid; %绘制带网格的图像sf=filter(a,b,s); %叠加函数S经过带通滤波器以后的新函数subplot(222);plot(t,sf); %绘制叠加函数S经过带通滤波器以后的时域图形xlabel('Time(seconds)');ylabel('Time waveform');SF=fft(); %对叠加函数S经过带通滤波器以后的新函数进行256点的基—2快速傅立叶变换w=( %新信号角频率subplot(223);plot(')); %绘制叠加函数S经过带通滤波器以后的频谱图title('带通滤波后的频谱图');。

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。

matlab音频处理课程设计一、教学目标本课程旨在通过Matlab软件的运用，让学生掌握音频处理的基本知识和技能，能够运用Matlab进行音频信号的分析和处理。

在知识目标上，要求学生了解音频信号的基本概念，掌握Matlab音频处理的基本命令和函数。

在技能目标上，要求学生能够熟练使用Matlab进行音频信号的读取、显示、分析和处理，并能够编写简单的音频处理程序。

在情感态度价值观目标上，培养学生对音频信号处理的兴趣，提高学生运用科学工具解决实际问题的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括Matlab基础知识、音频信号处理基本概念、Matlab音频处理函数和实例分析。

首先，通过Matlab的基础知识学习，使学生能够熟练使用Matlab进行编程和数据分析。

然后，介绍音频信号处理的基本概念，包括音频信号的采样、量化、编码和处理等。

接下来，通过Matlab音频处理函数的学习，使学生能够掌握音频信号处理的基本方法。

最后，通过实例分析，使学生能够将所学的知识和技能应用于实际问题的解决中。

三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。

首先，通过讲授法，使学生掌握Matlab的基础知识和音频信号处理的基本概念。

然后，通过案例分析法，使学生能够将所学的知识和技能应用于实际问题的解决中。

最后，通过实验法，使学生能够动手实践，提高学生的实际操作能力。

四、教学资源本课程的教学资源主要包括教材、Matlab软件、多媒体资料和实验设备。

教材用于引导学生学习，Matlab软件用于音频信号的处理，多媒体资料用于辅助教学，实验设备用于学生的实践操作。

这些教学资源能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。

平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度和表现，包括提问、回答问题、讨论等，占总评的30%。

作业主要评估学生的实践能力，包括课后练习和实验报告，占总评的40%。

1．概述随着软硬件技术的发展.仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向[1]。

虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统.且功能灵活.很容易构建.所以应用面极为广泛。

基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器.如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等[2]。

从发展史看.电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器.由于计算机性能的飞速发展.已把传统仪器远远抛到后面.并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。

目前已经有许多较成熟的频谱分析软件.如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等。

声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一.价格便宜.使用方便。

MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件.他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令[3]。

本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法.功能包括：<1> 音频信号信号输入.从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入；<2> 信号波形分析.包括幅值、频率、周期、相位的估计.以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；<3> 信号频谱分析.频率、周期的估计.图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。

2．设计原理2.1波形分析原理2.1.1 信号频率、幅值和相位估计<1>频率<周期>检测对周期信号来说.可以用时域波形分析来确定信号的周期.也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。

这里采用过零点<ti>的时间差T<周期>。

频率即为f = 1/T.由于能够求得多个T值<ti有多个>.故采用它们的平均值作为周期的估计值。

<2>幅值检测在一个周期内.求出信号最大值y max与最小值y min的差的一半.即A = <y max - y min>/2.同样.也会求出多个A值.但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的.故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。

基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计1设计目的及要求1.1设计目的基于MATLAB设计一个简易声音信号频谱分析仪。

1.2设计要求（1）输入方式：①利用电脑声卡录音；②打开WAV文件；（2）时域分析：计算原始信号的幅值，频率，相位；（3）频域分析：利用快速傅里叶变换（FFT）得到信号的幅频特性和相频特性。

2设计原理分析2.1设计结构设计的结构图如下：2.2 声音输入方式（1） 声卡输入：利用MATLAB 中的函数wavrecord 函数获取声卡录制的声音，录制频率和时间可以设置。

默认双声道录制。

（2） 打开WA V 文件：通过MATLAB 中的uigetfile 函数获取声音文件。

如果获取的信号是单声道信号，则双声道分析不可选。

2.3 声道选择设置一个变量handles.sd,如果选择的是左声道，handles.sd =1；如果是右声道，handles.sd =2；如果是双声道，handles.sd =0；在时域和频域分析的时候，通过handles.sd 的值来判断声道。

2.4 时域分析（1） 幅值检测：在一个周期内，求出信号最大值max y 与最小值min y 的差的一半，即max min ()/2A y y =-，同样，也会求出多个A 值，但第1个A 值对应的max y 和min y 不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A 值的平均作为幅值的估计值。

（2） 频率检测：对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。

这里采用过零点i t 的时间差T (周期)。

频率即为1/f T =，由于能够求得多个T 值(i t 有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。

（3） 相位检测：采用过零法检测，通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。

2(1/)i t T φπ=-，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。

利用MATLAB软件对音频信号进行频谱分析与处理一、简介频谱分析是通过对信号的频率成分进行分析，它允许我们了解信号的特性，计算信号的能量分布，同时还可以用来定位造成干扰的频率组件，以及检测和分析信号的变化。

MATLAB是一种编程语言和科学计算软件，它可以非常便捷地实现对音频信号的频谱分析和处理。

二、实现方法1.导入音频信号在使用MATLAB进行频谱分析时，首先需要先将音频信号导入MATLAB环境中。

可以使用audioplayer和audioread函数来完成这一步骤，示例代码如下：[audioData, fs] = audioread(‘AudioFile.wav’);player = audioplayer(audioData, fs);play(player);其中audioData表示从wav文件中读取的音频数据，fs表示采样率，player表示存储audioData和fs的audioplayer实例，play函数可以播放音频文件。

2.信号预处理针对所记录的音频信号，需要进行一些基本的信号处理操作，包括去噪、均衡、时域平均等。

去噪可以用MATLAB内置的函数完成，例如：audioData_NoiseRemoved = denoise(audioData,‘meanspectrum’);均衡是指将频谱的一些区域调整到更好的水平，可以用equalizer函数实现：audioData_Equalized = equalizer(audioData, ‘bandwidth’, 0.2);时域平均则可以使用conv函数实现：audioData_Meaned = conv(audioData, [1/N 1/N ... 1/N]);3.频谱分析频谱分析的主要工作是计算信号的谱密度，也就是每一个频率分量的能量。

基于MATLAB 的声音信号频谱分析组号：11组1． 课程设计目的综合运用数学信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MA TLAB 作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。

2． 理解设计基本要求1) 熟悉离散信号和系统的时域特性。

2) 熟悉线性卷积和相关的计算编程方法。

3) 掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列傅里叶变换对离散信号、系统和系统的响应进行频域分析。

4) 学会MA TLAB 的使用，掌握MA TLAB 的程序设计方法。

5) 利用MA TLAB 对wav 文件进行频谱分析。

3． 课程设计内容选择一个wav 文件作为分析的对象，或录制一段语音信号，对其进行频谱分析，根据信号的频谱特点重构语音信号。

4． 课程设计实现步骤(1)语音信号的获取选择一个wav 文件作为分析的对象，可以利用Windows 下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1s 左右，然后再MA TLAB 软件平台下，通过使用wavread 函数，理解采样频率、采样位数等概念。

(2)wav 信号的频谱分析画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。

在MA TLAB 中，可以利用函数fft 对信号进行快速傅里叶变化，得到信号的频谱特性。

在频谱特性中分析最大值的位置（可能有几个），它代表的频率和时域的采样时间有关，相邻的两点之间的距离为()s NT f 1=。

其中，N 是离散傅里叶变换用的点数，s T 是采样的时间，前面在读取 wav 文件时得到了采样频率s s T f 1=。

既然知道了该声波的频谱，按频率就可以反演它的时域值，利用以上分析的主要峰值来重构声波。

由于没有考虑相位和其他的频谱分量，所以波形和原来的波形相差甚大，但大体的频率是没有错的。

(3)wav 文件的分段傅里叶分析语音是分音节的，应把它分段分析，而且实际运用中DSP 中FFT 的点数是有限的，一般只能达到千点。

MA TLAB课程设计说明书摘要语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。

该设计主要介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。

关键词：语音信号；采集与分析；Matlab目录摘要 (I)1 语音信号的录制 (1)2 语音信号的采集 (3)3 语音信号的分析 (4)3.1语音信号时域分析 (4)3.2语音信号频域分析 (5)4 语音信号的加噪处理 (7)5 滤噪设计分析 (11)6 设计总结 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 语音信号的录制为了将原始模拟语音信号变为数字信号，必须经过采样和量化两个步骤，从而得到时间和幅度上均为离散的数字语音信号。

语音信号经过预滤波和采样后，由A／D变换器变换为二址制数字码。

这种防混叠滤波通常与模数转换器做在一个集成块内，因此目前来说，语音信号的数字化的质量还是有保证的。

市面上购买到的普通声卡在这方面做的都很好，语音声波通过话筒输入到声卡后直接获得的是经过防混叠滤波、A/D变换、量化处理的离散的数字信号。

将声卡作为对象处理采集语音信号Matlab将声卡作为对象处理,其后的一切操作都不与硬件直接相关,而是通过对该对象的操作来作用于硬件设备（声卡）。

操作时首先要对声卡产生一个模拟输入对象(ai),给ai对象添加一个通道设置采样频率后,就可以启动设备对象,开始采集数据,采集完成后停止对象并删除对象。

实际工作中，我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，图1是基于PC机的语音信号录制过程，声卡可以完成语音波形的A/D转换，获得WAVE文件，为后续的处理储备原材料。

数字信号处理课程设计报告书应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波题目：应用Matlab 对语音信号进行频谱分析及滤波一、课程设计内容录制一段个人自己的语音信号，画出此语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，设计IIR 和FIR 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；最后，设计一个信号处理系统界面。

二、课程设计目的1、进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；2、增强应用Mat lab 语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力。

三、设计内容及步骤1、语音信号的采集利用matlab 的内置函数，设计一个录音器，录制一段自己的话音，时间在1s 内。

然后在Matlab 软件平台下，利用函数w avread 提取录制的语音信号，记住采样频率和采样点数。

说明：由于录音程序录制后用w avwrite 和w avrec ord 时一直出现错误，无法运行，在这里用[filen ame,filepath]=uig etfile('.w av','Open w av file'); [y,fs,nbits]=w avread([filepath,filen ame]);格式打开本地一个已录制好的w av 文件进行分析。

2 、语音信号的频谱分析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，从而加深对频谱特性的理解。

3、设计数字滤波器和画出其频率响应用窗函数法和双线性变换法设计下面要求的3种滤波器。

(1)低通滤波器性能指标通带截止频率c f ＝1000Hz ，阻带截止频率st f ＝1200 Hz ，通带最大衰减1δ＝1dB ，阻带最小衰减2δ=100d B 。

(2)高通滤波器性能指标通带截止频率c f ＝5000Hz ，阻带截止频率st f ＝3000 通带衰减1δ≤1dB ，阻带衰减2δ≥100d B 。

《数字信号处理》课程设计设计题目：基于MATLAB 的音乐信号处理和分析一、课程设计的目的本课程设计通过对音乐信号的采样、抽取、调制、解调等多种处理过程的理论分析和MATLAB实现，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。

二、课程设计基本要求1学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB的基本编程语句。

2掌握在Windows 环境下音乐信号采集的方法。

3掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。

4掌握MATLAB 设计FIR 和IIR 数字滤波器的方法。

5 掌握使用MATLAB处理数字信号、进行频谱分析、设计数字滤波器的编程方法。

三、课程设计内容1、音乐信号的音谱和频谱观察使用windows下的录音机录制一段音乐信号或采用其它软件截取一段音乐信号（要求：时间不超过5s、文件格式为wav文件）①使用wavread语句读取音乐信号，获取抽样率；（注意：读取的信号是双声道信号，即为双列向量，需要分列处理）；②输出音乐信号的波形和频谱，观察现象；③使用sound语句播放音乐信号，注意不同抽样率下的音调变化，解释现象。

Wavread格式说明：[w,fs,b]=wavread(‘语音信号’)，采样值放在向量w中，fs表示采样频率（hz），b表示采样位数。

上机程序：[y,fs,bit]=wavread('I do片段')%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);%对信号进行分列处理n1=length(y1);%取y的长度t1=(0:n1-1)/fs;%设置波形图横坐标 figuresubplot(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'); grid on ;sound(y,fs); 实验结果：123456幅值时间（s ）信号波形信号频谱数字角频率幅值1、通过观察频谱知，选取音乐信号的频谱集中在0~0.7*pi 之间，抽样点数fs=44100;2、当采样频率问原来0.5（0.5*fs ）倍时：音乐片段音调变得非常低沉，无法辨认原声，播放时间变长；抽样频率减小，抽样点数不变时，其分辨力增大，记录长度变长，声音失真。

基于MATLAB的简易声音信号频谱分析仪设计摘要语音信号处理技术是语音处理领域中新近发展起来的一个学科分支，而频谱分析技术是进行语音信号处理的基础。

DFT及FFT变换是进行数字信号频谱分析的重要方法。

DFT是FFT的基础, FFT是DFT 的快速算法。

MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，运用它来进行语音信号的采集、分析和处理相当方便。

本文介绍了在MATLAB环境中如何采集声音信号和采集后的频谱分析方法，并使用MATLAB软件的GUI模块，设计了一个简易的声音信号频谱分析仪。

关键字：MATLAB，FFT，声音信号，频谱分析1概述随着信息时代和数字世界的到来,数字信号处理己成为当今一门极其重要的学科和技术领域,数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

任意一个信号都具有时域与频域特性,信号的频谱完全代表了信号,因而研究信号的频谱就等于研究信号本身。

通常从频域角度对信号进行分析与处理,容易对信号的特性获得深入的了解。

因此,信号的频谱分析是数字信号处理技术中的一种较为重要的工具【2】。

声卡是计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。

MATLAB 工具箱集成了一些语音处理功能函数。

本文将给出基于声卡与MATLAB 的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法。

2 设计原理频谱分析用傅立叶变换将波形x(t)变换为频谱X(f)，从另一角度来了解信号特征。

常见傅里叶变换有DFT 和FFT 。

DFT 是FFT 的基础, FFT 是DFT 的快速算法,在MATLAB 中可以利用函数fft 来计算序列的离散傅里叶变换DFT 。

FFT 是时域和频域转换的基本运算。

2.1 离散傅里叶级数如果x(n)表示周期为N 的周期序列，即：()()x n x n kN =+ k 为任意整数 （2-1）周期序列用离散的傅里叶级数来表达，其表达式如下：1(2/)01()()N j N kn k x n X k eN π-==∑ （2-2）式（2-2）称为周期序列的离散傅里叶变换的级数表示。

matlab频谱分析课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解频谱分析的基本概念，掌握相关的理论知识；2. 学会使用MATLAB进行频谱分析的操作，包括数据导入、预处理及频谱绘制；3. 掌握频谱分析在信号处理中的应用，理解不同信号的频谱特征。

技能目标：1. 能够运用MATLAB软件进行简单信号的频谱分析；2. 能够对频谱分析的结果进行解释和评价，提出改进建议；3. 能够独立完成频谱分析相关的实验报告，提高实验操作和数据分析能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性；2. 激发学生的学习兴趣，培养主动探究和合作学习的习惯；3. 增强学生对频谱分析在工程应用中的认识，提高学生的实际应用能力。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学和实际操作，旨在提高学生的频谱分析技能。

学生特点：学生具备一定的MATLAB操作基础，熟悉基本的信号处理知识，但缺乏实际应用经验。

教学要求：结合学生特点和课程性质，采用案例教学、实验操作和小组讨论等方法，注重培养学生的实践能力和团队协作精神。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 理论知识：- 频谱分析的基本概念与原理；- 傅里叶变换及其在频谱分析中的应用；- 频谱分析的数学表达及物理意义；- 频谱分析在信号处理领域的应用案例。

2. 实践操作：- MATLAB软件的基本操作与常用命令；- MATLAB中进行数据导入、预处理的方法；- 频谱分析的MATLAB实现步骤及操作技巧；- 不同类型信号的频谱分析实例。

3. 教学大纲：- 第一周：频谱分析基本概念、原理及其应用；- 第二周：傅里叶变换的理论学习及MATLAB实现；- 第三周：MATLAB频谱分析操作技巧及实践；- 第四周：综合实例分析及实验报告撰写。

教材章节关联：- 第1章：信号与系统概述；- 第2章：傅里叶变换；- 第3章：频谱分析；- 第4章：MATLAB在信号处理中的应用。

实验报告（题目）信号处理算法课程设计专业电子信息科学与技术班级电子09-1班学生陈年兴学号 09 指导教师刘利民完成时间 2012 年 6 月 14 日信号处理算法课程设计一、设计内容设计一：Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波1、语音信号的采集录制了一段声音，在C盘保存为WAV格式（也可以利用已有的音乐）。

然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。

2、语音信号的频谱分析首先画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab 中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。

3、设计数字滤波器和画出其频谱响应设计一个数字滤波器：F c =1000 Hz,Fb=1200 Hz,Ap= 1dB，As=15dB，利用Matlab中的函数freqz画出了该滤波器的频率响应。

4、对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化，并回放语音信号。

一、处理程序如下所示：[y, Fs, nbits] =wavread('E:\yinpin\luyin.wav'); %读取语音信号的数据sound(y,Fs); %播放语音信号y1=fft(y,1024); %对信号做1024点FFT变换f=Fs*(0:511)/1024;figure(1);plot(y) %做原始语音信号的时域图形title('原始语音信号');xlabel('时间t');ylabel('幅度n');figure(2);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y(1:512)));title('原始语音信号频谱'); xlabel('频率');ylabel('幅度');subplot(2,1,2);plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图title('原始语音信号FFT频谱'); xlabel('频率');ylabel('幅度');figure(3);freqz(y); %绘制原始语音信号的频率响应图title('频率响应图');二、设计一个数字滤波器：F c =1000 Hz,F b =1200 Hz,Ap= 1dB ，As=15dB 。

毕业设计（论文）基于MATLAB实现对语音信号的频谱分析学生姓名：张彦利学号：所在系部：信息工程学院专业班级：指导教师：日期：二○一贰年五月基于MATLAB实现对语音信号的频谱分析摘要MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，运用它来进行信号的分析和处理相当便捷。

本文介绍了在Matlab环境中如何采集语音信号和语音信号采集后的频谱分析处理，并通过实例分析了语音信号处理的Matlab。

并以理想正弦分布的纹理图像的 Matlab仿真和正弦纹理图像的频谱特征分析为例，叙述了基于傅立叶能量谱的纹理图像分析的基本原理和基本过程。

编写了程序，获得了具有理想正弦分布的空域纹理图像，并对其频谱特征进行了分析。

并且根据离散傅里叶变换DFT的定义，推导出一种用 DFT计算离散信号幅值谱的方法，通过 MATLAB 仿真验证了该方法的有效性。

关键词：MATLAB；频谱分析；傅里叶变换；语音信号；信号分析Analysis of Signal Spectrum Based on MATLABAbstractMATLAB is very powerful and practical engineering software which is used in data analysis and processing fraction,and use it to analysis and process voice signal,which is very convenient.This paper describes the Matlab enviironment,how to collect and process speech signal,and through example analysis of the speech signal processing in Matlab.Then take the Matlab simulation of ideal sinusoid texture image and analysis of its spectrum characteristics for example; basic principles and process of analyzing the texture image based on Fourier energy spectrum were described. The program was written for obtaining spatial domain texture image with ideal sinusoid distribution. And its spectrum characteristics were analyzed.Moreover, according to the definition of DFT, a calculation method of amplitude spectrum for periodic signal is derived in this paper. Through simulation of amplitude spectrum calculation in MATLAB, the efficiency of the method is validated to satisfy the need for project.In the end, the problems of spectrum leakage and picket fence effect are explained and the corresponding solution is proposed.Keywords: MATLAB; Spectrum Analysis;FFT; Speech signal; signal analysis目录1. 绪论 11.1 课题背景 11.2 研究意义 11.3 本文研究内容 12. 频谱分析及MATLAB简介 22.1 频谱分析技术 22.1.1 时域抽样定理[7] 22.1.2 离散傅立叶变换（DFT）[8] 22.1.3 快速傅立叶变换（FFT）[9] 32.1.4 频谱分析原理[10] 32.2 MATLAB简介 42.2.1 MATLAB软件的发展 42.2.2 MATLAB组成 52.3 本章小结 53. 程序与算例 63.1 声音信号频谱分析 63.2 图像信号频谱分析 73.3 离散信号/序列 93.4 本章小结 11结论 12致谢 13参考文献 141. 绪论1.1 课题背景随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理己成为当今一门极其重要的学科和技术领域，数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

毕业设计说明书(论文)利用MATLAB软件对音频信号进行频谱分析与处理毕业设计说明书（论文）中文摘要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。

百度文库基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计1．概述随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向错误!未找到引用源。

虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。

基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等错误!未找到引用源。

从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能的飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。

目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB、RSA Vu、dBFA等。

声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。

MA TLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令错误!未找到引用源。

本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，功能包括：(1) 音频信号信号输入，从声卡输入、从W A V文件输入、从标准信号发生器输入；(2) 信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；(3) 信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。

2．设计原理波形分析原理2.1.1 信号频率、幅值和相位估计(1)频率(周期)检测对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。

这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。

频率即为f = 1/T，由于能够求得多个T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。

(2)幅值检测在一个周期内，求出信号最大值y max与最小值y min的差的一半，即A = (y max - y min)/2，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。