Matlab：语音信号处理与滤波

注：本文章仅供参考，本人并非通信专业，相关知识早已忘得差不多了，所以不要再问我相关问题啦~sorry

语音信号的采集

首先利用win自带的录音机（没有的话手机录也行），录下一段语音信号，时间40秒左右。运用MATLAB对语音进行采样

[x,fs]=audioread(D:1234.mp3);
plot(x);

出现如下的图

对语音信号进行频谱分析

处理语音信号的时域波形图 对语音信号进行快速傅立叶变换，得到信号的频谱

clear
[x,fs]=audioread(D:1234.mp3);
x=x(:,1);
FS=length(x);
X=fft(x);
t=(0:FS-1)/fs;
figure(1)

subplot(2,1,1);plot(t,x);
title(原始语音信号时域波形);
xlabel(时间);
ylabel(赋值);
grid on;

subplot(2,1,2);plot(abs(X));
title(原始语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 8]);
grid on;

设计数字滤波器

可以运用窗函数法、双线性变换法设计低通、高通、带通三种滤波器。本次选用双线性变换法进行设计

（1） 利用ellipord函数设计IIR低通滤波器

Fp=1500;
Fs=1200;
Ft=8000;
As=100;
Ap=1;
wp=2*pi*Fp/Ft;
ws=2*pi*Fs/Ft;
[n,wn]=ellipord(wp,ws,Ap,As,s);
[b,a]=ellip(n,Ap,As,wn,s);
[B,A]=bilinear(b,a,1);
[h,w]=freqz(B,A);
figure(2);
plot(w*Ft/pi/2,abs(h));
title(IIR低通滤波器);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
grid on;

（2） 利用ellipord函数设计IIR高通滤波器

Fp=1200;
Fs=2200;
Ft=8000;
As=100;
Ap=1;
wp=2*pi*Fp/Ft;
ws=2*pi*Fs/Ft;
[n,wn]=ellipord(wp,ws,Ap,As,s);
[b,a]=ellip(n,Ap,As,wn,high,s);
[B,A]=bilinear(b,a,1);
[h,w]=freqz(B,A);
figure(4);
plot(w*Ft/pi/2,abs(h));
title(IIR高通滤波器);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
grid on;

（3） 利用ellipord函数设计IIR带通滤波器

Fp1=1200;
Fp2=3000;
Fs1=1000;
Fs2=3200;
Ft=8000;
As=100;
Ap=1;
wp=[2*pi*Fp1/Ft,2*pi*Fp2/Ft];
ws=[2*pi*Fs1/Ft,2*pi*Fs2/Ft];
[n,wn]=ellipord(wp,ws,Ap,As,s);
[b,a]=ellip(n,Ap,As,wn,s);
[B,A]=bilinear(b,a,1);
[h,w]=freqz(B,A);
figure(6);
plot(w*Ft/pi/2,abs(h));
title(IIR带通滤波器);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
grid on;

利用滤波器进行滤波

（1）IIR低通滤波器

[x,fs]=audioread(D:1234.mp3);
x=x(:,1);
Y=fft(x);
y=filter(B,A,x);
Y1=fft(y);
n=0:length(x)-1;
t=(0:FS-1)/fs;
figure(7);
subplot(3,1,1);plot(t,y);grid on;
title(IIR低通滤波器滤波后语音信号时域波形);
xlabel(时间);
ylabel(赋值);
subplot(3,1,2);plot(n,abs(Y));grid on;
title(滤波前语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 8]);
subplot(3,1,3);plot(n,abs(Y1));grid on;
title(滤波后语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 8]);

（2）IIR高通滤波器

[x,fs]=audioread(D:1234.mp3);
x=x(:,1);
Y=fft(x);
y=filter(B,A,x);
Y1=fft(y);
n=0:length(x)-1;
t=(0:FS-1)/fs;
figure(7);
subplot(3,1,1);plot(t,y);grid on;
title(IIR高通滤波器滤波后语音信号时域波形);
xlabel(时间);
ylabel(赋值);
subplot(3,1,2);plot(n,abs(Y));grid on;
title(滤波前语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 8]);
subplot(3,1,3);plot(n,abs(Y1));grid on;
title(滤波后语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 8]);

（3） IIR带通滤波器

[x,fs]=audioread(D:1234.mp3);
x=x(:,1);
Y=fft(x);
y=filter(B,A,x);
Y1=fft(y);
n=0:length(x)-1;
t=(0:FS-1)/fs;
figure(7);
subplot(3,1,1);plot(t,y);grid on;
title(IIR带通滤波器滤波后语音信号时域波形);
xlabel(时间);
ylabel(赋值);
subplot(3,1,2);plot(n,abs(Y));grid on;
title(滤波前语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 5]);
subplot(3,1,3);plot(n,abs(Y1));grid on;
title(滤波后语音信号频谱);
xlabel(频率);
ylabel(幅度);
axis([0 1000000 0 5]);