基于MATLA+B的双音多频信号识别

实验二 基于MATLAB 分析语音信号频域特征一、实验目的信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。

因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。

另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明信号的各项物理现象。

由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。

输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。

声道系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。

由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采用短时分析法。

本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，画出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音周期或共振峰。

二、实验原理1、短时傅立叶变换由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为：()()()jwjwmn m X e x m w n m e∞-=-∞=-∑ （1.1）其中w(n-m)是实窗口函数序列，n 表示某一语音信号帧。

令n-m=k'，则得到(')'()(')(')jwjw n k n k X e w k x n k e∞--=-∞=-∑ （1.2）于是可以得到()()()jw jwnjwkn k X e ew k x n k e∞-=-∞=-∑ （1.3）假定()()()jwjwkn k X e w k x n k e∞=-∞=-∑ （1.4）则可以得到()()jw jwn jw n n X e e X e -= （1.5）同样，不同的窗口函数，将得到不同的傅立叶变换式的结果。

由上式可见，短时傅立叶变换有两个变量：n 和ω，所以它既是时序n 的离散函数，又是角频率ω的连续函数。

1．双音频拨号电话背景当前，话机从提高集成度到与其他技术结合发展，以提高电话机的功能，并行成各种功能的电话机，如录音电话机，无绳电话机，电视电话机，语音拨号电话机，数字电话机。

特别是随着通信与计算机技术的结合，使通讯技术日新月异，名目繁多的新通信业务应运生，随着机电式交换机被数字程控交换机的取代，拨好慢，易错号的老式电话拨号系统早已不再使用，市场上也早已有双音频拨号的电话机。

电话机按种类分别有按键式电话机和拨盘式电话机。

其中又有脉冲式电话机（PULSE）和双音频电话机（TONE）。

拨盘式电话机属于脉冲式电话机，这类逐步淘汰的产品不宜选用。

双音频电话机具有接通速度快、声音清晰等很多优点，而且对于电话新功能的使用来说，双音频电话机是不可缺的。

在打这种电话时，按键后听到的不再是1至10个脉冲的“嗒嗒——”声音，而是一种短促悦耳的电子音乐，这种声音从号码０到９都是都是由两个音频信号组成的，因而称为双音频电话。

双音频电话拨号系统的应用优点：（1）发号快。

使用双音频电话机，打一电话的拨号时间约为１S，而脉冲拨号系统（拨号式电话机），一般数字较小的７位号码要占用７s左右，如电话号码中数字较大，则拨号时间约为10s.所以，双音频电话机缩短了每个电话在电话网中占用拨号时间，提高了电话网的利用率（2）双音频拨号抗干扰强，不易错号。

脉冲话机的发号准确性要求脉冲断续比和速率符合标准，否则要错号。

有一种老式话机是依靠机械触点式开关的通段产生一系列脉冲电流，就往往易产生错号。

（3）可开展各项电信新业务。

新业务如：缩位拨号，呼叫等待、转移呼叫、叫醒服务、会议电话等。

中国电话卡的“200”业务以及“127”自动寻呼的部分自动功能、“388”“460”语音信箱、“800”对方付费业务等，也只限于双音频话机使用电话网是世界最大的通讯网，特别是当人类进入科技信息时代的今天，一定要充分发挥电话网资源。

通讯网的运行效率每提高1%，每年可以竟增30亿员收益，双音频话机的应用，缩短了电话拨号所占用的时间，随着数字电话机的出现，两根电话线上除了能通电话外，还可以同时传送传真，进行网络通信这也是本文分析双音频电话拨号的意义所在。

sm=[31 44;23 40;23 44;23 48;26 40;26 44;26 48;28 40;28 44;28 48]; %0-9对应的频率点表矩阵 for i3=1:8*n b=nnz(c(i3,:)); %b:c中≠0数据的个数； if b==2 %若b=2,则c为信号幅频谱，其 ≠ 0 的 下 标 q1 即 为 频 率 点 。 q1=find(c(i3,:)); for i4=1:10 %查表矩阵sm，将q1还原 成相应的数字键，存入AN if q1==sm(i4,:) AN(i3)=i4-1;break; end end else AN(i3)=NaN; %若b≠2，则c为间隔时间，则 AN=NaN(空信号标志) end end AN %显示解码结果AN
其余过程同第一种算法。
进一步思考：怎样用压缩空间的迭代法解差 分方程得到DTMF信号。（这种方法最接近 于实际硬件开发应用） 提示： 用hL(1),hL(2),hL(3)这三个存贮空间存放 hL(n-2),hL(n-1),hL(n); 用hH(1),hH(2),hH(3)这三个存贮空间存放 hH(n-2),hH(n-1),hH(n); 进行迭代。 每次迭代的结果马上放入out数组中。
2)产生相应的DTMF信号及间隔时间，每个信 号持续时间为100ms,间隔时间也是100ms。 （取样频率fs=8kHz),并将结果存入一个数组 中(out)。 *每个DTMF信号为多少点？ ∵t=nTs=n/fs=100ms=0.1s, ∴n=tfs=0.1×8000=800点 ∴每个信号x为800点,间隔(用0表示）800点。
(可在媒体播放器中播放）程序如下：
Clear TAB=[941 1336;697 1209;697 1336;697 1477; ... 770 1209;770 1336;770 1477;852 1209; ... 852 1336;852 1477];%表矩阵TAB k=input(‘0~9’); %数字键数组k n=length(k); %k的长度=n for i=1:n %产生相应的DTMF信号 fL=TAB(k(i)+1,1);fH=TAB(k(i)+1,2); n1=800;fs=8000; j=0:1:n1-1; x=sin(2*pi*fL*j/fs)+sin(2*pi*fH*j/fs); out(1600*(i-1)+1:1600*i-800)=x; out(1600*i-799:1600*i)=0; end

基于Matlab的声音信号分析与处理摘要:本文介绍了声音信号的采集与处理过程，利用MATLAB 对男女混合声音信号进行时域和频域分析，并对语音进行处理，最后获得男音信号。

关键词：声音信号处理；频谱分析；MatlabCollecting and Processing of Sound Signal with MatlabAbstract:This paper introduces the process of sigmal collection and transaction.It analyses mixed sound signal for men and women with Matlab sofeware in time domain and frequency domain,and processes sound signal and obtains signal of men.Key words:sound signal;analyzing of freqency;Matlab0 引言声音信号的采集和分析处理是信息工程应用中最关键的部分，如何对声音信号进行实时采集，并对其进行分析处理，是现代信息科研工作者研究的重要课题之一，同时对我国现代信息科学的发展也具有重要意义。

Matlab是一种功能强大、效率高、交互性好的数值计算和可视化计算机高级语言,它将数值分析、信号处理和图形显示有机地融合为一体,形成了一个极其方便、用户界面友好的操作环境。

由于matlab 拥有数据处理能力强，编程简单，操作容易等优点，因此在对各种信号的分析处理中广泛使用，在很大程度上简化了分析过程，提高了工作效率。

在处理的处理过程中，通常使用matlab读入音频文件中的声音信号，然后通过滤波器去除不需要的信号，并绘出相关信号的时域图。

然后通过傅里叶变换得到声音信号的频谱图，不对所得到的信号做进一步的分析。

1 语音信号的采集从网上下载了两段wav格式的声音信号，分别保存为nanyin .wav和nvyin .wav，然后在Matlab 软件平台下利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。