语音信号处理-语音信号的预处理

实验二语音信号的预处理

一、实验目的

（1）了解 MATLAB 采集语音信号的原理及常用命令；
（2）熟练掌握基于 MATLAB 的语音文件的创建、读写等基本操作；
（3）学会使用 Plot 命令来显示语音信号波形，并掌握基本的标注方法；
（4）掌握语音信号预处理方法。

二、实验要求

（1）编写 MATLAB 程序实现录制语音信号“你好，欢迎.”，并保存为 “hello.wav”文件，要求采样频率为 16000Hz，采样精度 16 bit；
（2）使用 audioread 函数读取“hello.wav”文件，并使用 plot 函数显示出来。要求：横轴和纵轴带有标注。横轴的单位为秒，纵轴显示的为归一化后的数值。
（3）测试 MATLAB 的去线性趋势项函数 detrend 的作用。根据消除多项式趋势项的原理，编写消除多项式趋势项的函数 detrendN，并仿真测试，参考语音信号“hello.wav”。
（4）设计一个低通滤波器，并绘出其幅频和相频曲线。设计指标为：fs=800Hz，Wp=50Hz，Ws=60Hz， Rp=3dB，Rs=80dB。

三、实验程序

语音采集与读写

%语音采集与读写
fs = 16000;
duration = 5;                                
n=duration*fs;
t=(1:n)/fs;
recorder = audiorecorder(fs,16,2);  % 采样频率16000，采样位数16位，采样通道：2
disp('Start speaking.')
recordblocking(recorder, 5);  
disp('End of Recording.');
fprintf('Finish\n');
fprintf('Press any key to play audio:\n');
pause
play(recorder);
myRecording = getaudiodata(recorder);
sound(myRecording,fs);
clear sound;
audiowrite('D:hello.wav',myRecording,fs);
figure(1);  
axis([0 5 -1 1]); 
plot(t,myRecording,'Color',[0.5,0.5,0.6]); 
xlabel('时间/s');
ylabel('幅度');
sgtitle('语音采集与读写')

消除多项式趋势项

%消除多项式趋势项
clear all; clc; close all;
[x,fs]=audioread('hello.wav');            % 读入语音文件
len=length(x);
n=0.5:0.3/(len-1):0.8;                    %设置线性曲线
x=x+n';                                   % 叠加线性趋势线
t=(0:length(x)-1)/fs;                     % 设置时间
y=detrend(x);                             % 消除线性趋势项
y=y/max(abs(y));                          % 幅值归一化
subplot 211; plot(t,x,'k');               % 画出带有趋势项的语音信号x
title('带趋势项的语音信号');
xlabel('时间/s'); ylabel('幅值');
subplot 212; plot(t,y,'k');               % 画出消除趋势项的语音信号y
xlabel('时间/s'); ylabel('幅值');
title('消除趋势项的语音信号');
sgtitle('消除趋势项')

%消除多项式趋势项函数
function [y,xtrend]=detrendN(x, fs, m)
x=x(:);               % 把语音信号x转换为列数据
N=length(x);          % 求出x的长度
t= (0: N-1)'/fs;      % 按x的长度和采样频率设置时间序列
a=polyfit(t, x, m);   % 用最小二乘法拟合语音信号x的多项式系数a
xtrend=polyval(a, t); % 用系数a和时间序列t构成趋势项
y=x-xtrend;           % 从语音信号x中清除趋势项
end

数字滤波器

%低通滤波器
clc
clear all
fs=800;            
%把截止频率转成弧度表示
wp = 50/(fs/2);
ws = 60/(fs/2); 
rp=3; % 通带纹波系数
rs=80;% 阻带衰减系数
Nn=500;
[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs);
[b,a]=ellip(n,rp,rs,wn);
freqz(b,a,Nn,fs);
xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值(dB)');
sgtitle('低通滤波器')

四、实验结果

1.语音采集与读写
在这里插入图片描述
2.消除多项式趋势项

3.数字滤波器