语音的延迟和混响.docx
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1、课程设计任务书学生姓名:杨逸舟专业班级:通信gjlioi指导教师:郭志强工作单位:信息工程学院题目:声音的延时和混响仿真初始条件:MATLAB软件,windows下的录音机。要求完成的主要任务:(1)利用后ndsvs下的录音机或其他软件,录制一段自己的语音信号,时间控制在 1s左右,并对录制的信号进行采样。(2)语音信号的频谱分析,画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。(3)将信号加入延时和混响,再分析其频谱,并与原始信号频谱进行比较。(4)设计几种特殊类型的滤波器:单回声滤波器,多重回声滤波器,无限个回声滤 波器,全通结构的混响器,并画出滤波器的频域响应。(5)用自己设计的滤波器对采集的语音
2、信号进行滤波。(6)分析得到信号的频谱,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。(7)回放语音信号。时间安排:第18周理论讲解。第19周理论设计、实验室安装调试。指导教师签名:年 月 日系主任(或责任教师)签名:如果X长度是2的基次方,函数fft执行高速基一2FFT算法;否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换算法,计算速度较慢。函数FFT的另一种调用格式为y=fft(x,N)(式 4-2)式中,x, y意义同前,N为正整数。函数执行N点的FFTo若x为向量且长度小于N,则函数将x补零至长度No若向 量x的长度大于N,则函数截短x使之长度为N。若x为矩阵,
3、按相同方法对x进行处 理。经函数fft求得的序列y 一般是复序列,通常要求其幅值和相位。MATLAB提供求复 数的幅值和相位函数:abs, angle,这些函数一般和FFT同时使用。用MATLAB工具箱函数fft进行频谱分析时需注意:(1)函数fft返回值y的数据结构对称性。(2)频率计算。(3)作FFT分析时,幅值大小与FFT选择点数有关,但不影响分析结果。3实验内容及结果分析3.1 读取原始音频信号并绘制时域和频域图对用windows的录音机录制的语音信号进行采样后,用MATLAB对其进行处理,利用其绘图工具,绘制语音信号的时域和频域波形图,MATLAB代码如下:原始信号的处理程序:xl,
4、 fs, bits=wavread(, C:UsersAdministratorDesktop我叫杨逸舟.wav);sound(xl, fs);用回放语音信号xl=xl(:,l) ;%将xl矩阵第一列赋值为X1subplot (2, 2, 1);plot (xl);title(原始语音信号);grid on;yl=fft(xl);subplot(2, 2, 2);plot(abs(yl);title(原始信号的频谱);grid on;x, fs, bits=wavread ( C:UsersAdministratorDesktop 我叫杨逸舟.wav, 1000040000);%对原语音信号进
5、行采样x=x(:, 1);sound (x, fs);subplot (2, 2, 3);plot(x);titleC采样后语音信号的时域波形);grid on;y=fft(x);subplot (2, 2, 4);plot (abs(y);title(采样后信号的频谱); grid on;运行结果如下:图3.1原信号和采样后的运行结果比较上面的2个时域频域波形,可以得到一个结论,语音信号的采样就是对语音信号 的时域截取一部分,对频率部分的影响是可能会丢失一部分频率,但是不会有频率的增加.3.2 延时和混响的信号延时的处理和混响的处理。代码如下:z=zeros(20000,1 );x 1 ;s
6、ound(z,fs);subplot(2,2,l);plot(z);出1式延时后的时域图);grid on;Z=fft(z);subplot(2,2,2);plot(abs(Z);litlef延时后的频域图);grid on;y2=xl;zeros(20000,l)J;%将后面2个要相加的矩阵变成等长度y3=y2+z;sound(y3,fs,bits);subplot(2,2,3);plot(y3);titleC混响的时域图上grid on ;Y3 = ffl(y3);subplot(2,2,4);plot(abs(Y3);titled混响后的频域图grid on;处理后的结果,如图3.2所示
7、:图3. 2延时和混响之后的音频时域频域图从原始信号和处理后的延时图可以看出,延时并没有真正意义上改变语音信号,只 是把信号的时域推后了,频谱图也可以看出,只是频谱的位置变化了,而且是线性搬移 的。从原始信号和处理后的混响的图可以看出,混响改变了语音信号的时域特性,音量 有叠加的成分,其频谱也有改变,从图可见,混响的低频段呈明显的凹状分布,说明零 频段的频率成分在语音信号中占得比例非常少,本来看不出来,但是混响使得频谱相同 部分叠加了,就显得很明显了。3.3滤波器的滤波单回声滤波器代码:y, fs=wavread(,C:UsersAdministratorDesktop、我叫杨逸舟.wav);
8、 sound (y, fs);y=y(:, 1);z=zeros(3000, 1) ;y;y=y;zeros(3000, 1);subplot (3, 2, 1);plot(y);title(原信号时域图);grid on;Y=fft (y, 6001);subplot (3, 2, 2);plot (abs(Y);title(原信号频域图);grid on;a=0. 5;R=5000;Bzl=l, zeros (1, R-l), a;Azi二;y2=filter (Bzl, Azi, y);Y2=fft(y2,6001);h, w=freqz(Bzl, Azi) ;%求滤波器的幅频相应sub
9、plot (3, 2, 3);plot(abs(h);title (单回声滤波器幅频响应);grid on;subplot (3, 2, 4);plot (angle(h);title(单回声滤波器相频响应);grid on;subplot (3, 2, 5);plot (y2);title (单回声滤波器时域图);grid on;subplot (3, 2, 6);plot(abs (Y2);title(单回声滤波器频域图);grid on;仿真波形如图3. 3:图3. 3单回声滤波器波形3.32多重回声滤波器代码y, fs=wavread(,C:UsersAdministratorDesk
10、top、我叫杨逸舟.wav); sound (y, fs);y=y(:, 1);subplot (3, 2, 1);plot(y);titlef原信号时域图);grid on;Y=fft (y, 6001);subplot (3, 2, 2);plot (abs (Y);title(原信号频域图);grid on;z=zeros(3000, 1);y;y=y;zeros(3000, 1);a=0. 5;N=5;R二9000;Bzl=l, zeros (1, N*RT), -aN;Azl=l, zeros (1, R-l), -a;y2=filter (Bzl, Azi, y);Y2=fft(y
11、2,6001);h, w=freqz (Bzl, Azi);subplot (3, 2, 3);plot(abs(h);titleC多重回声滤波器幅频响应);grid on;subplot (3, 2, 4);plot (angle(h);titleC多重回声滤波器相频响应);grid on;subplot (3, 2, 5);plot(y2);title(多重回声滤波器时域图);grid on;subplot (3, 2, 6);plot(abs(Y2);titleC多重回声滤波器频域图);grid on;仿真波形如图3.4:图3. 4多重回声滤波器波形333 .无限回声滤波器代码:y, f
12、s=wavread(,C:UsersAdministratorDesktop、我叫杨逸舟.wav); sound (y, fs);y=y(:, 1);z=zeros(3000, 1) ;y;y=y;zeros(3000, 1);subplot (3, 2, 1);plot(y);title(原信号时域图);grid on;Y=fft (y, 6001);subplot (3, 2, 2);plot (abs(Y);title(原信号频域图);grid on;a=0. 5;R=5000;Bzl=0, zeros(1, R-l), 1;Azl=l, zeros (1, R-l), -a;y2=fi
13、lter (Bzl, Azi, y);Y2=fft(y2,6001);h, w=freqz (Bzl, Azi);subplot (3, 2, 3);plot(abs(h);titleC无限个回声滤波器幅频响应);grid on;subplot (3, 2, 4);plot (angle(h);titleC无限个回声滤波器相频响应);grid on;subplot (3, 2, 5);plot (y2);titleC无限个回声滤波器时域图);grid on;subplot (3, 2, 6);plot(abs (Y2);titleC无限个回声滤波器频域图);grid on;仿真波形如图3. 5
14、:图3. 5无限回声滤波器波形334.全通结果的混响器代码:y, fs=wavread(, C:UsersAdministratorDesktop我叫杨逸舟,wav); sound(y, fs);y=y(:, 1);z=zeros(3000, 1);y;y=y;zeros(3000, 1);subplot (3, 2, 1);plot(y);title(原信号时域图);grid on;Y=fft (y, 6001);subplot (3, 2, 2);plot(abs(Y);titleC原信号频域图);grid on;a=0. 5;R=5000;Bzl=a, zeros(1, R-l), 1;
15、Azl=l, zeros(1, R-l), a;y2=fi Iter (Bzl, Azi, y);Y2=fft(y2,6001);h, w=freqz (Bzl, Azi);subplot (3, 2, 3);目录摘要2Abstract3I任务与要求41.1 课程设计的任务41.2 课程设计的要求41.3 课题背景及意义52原理分析62.1 混响62.2 延时72.3 滤波器设计82.4 离散傅立叶变换83实验内容及结果分析93.1 读取原始音频信号并绘制时域和频域图93.2 延时和混响的信号113.3 滤波器的滤波143.3.1. 单回声滤波器代码:14332.多重回声滤波器代码153.3.
16、2. 回声滤波器代码:173.3.4. 全通结果的混响器代码:184心得体会20参考文献21本科生课程设计成绩评定表22全通虑波器幅频响应1::全通流波器相频响应1:0200400600全通滤波器时域图I-5J0200400600全通滤波器频域图02000400060008000plot(abs(h);title(,全通滤波器幅频响应);grid on;subplot (3, 2, 4);plot(angle(h);title,全通滤波器相频响应);grid on;subplot (3, 2, 5);plot(y2);title (全通滤波器时域图);grid on;subplot (3, 2
17、, 6);plot(abs(Y2);titlcC全通滤波器频域图);grid on;仿真波形如图3. 6:File Edit View Insert Tools Desktop Window Help 自屈普 fe ee 争)要 图 国国Q Figure 1ra-l原信号频域图200 ;:aaaaiooi-;:02000400060008000图3. 6全通结构的混响器频域波形4心得体会Matlab是我们通信领域非常重要的一门辅助工具.它的作用范围全面,操作简单,易 于掌握,不管是初学者还是老手,都是非常有用的一个仿真软件.通过这次的设计,让我 对matlab的功能又有了新的了解,并且在操作熟
18、练度上也有了一定程度的提高.虽然这 次的课题的理论部分很多都是网上已经公布了的别人的成果,但是只有在自己实际操作 了之后,我才了解到每一个步躲,每一个细节,使我对每一个系统模型以及其仿真代码都 有了我自己的理解,而不是单纯的照抄他人的成果.在这基础上,我还对本来网上的代码 做了一些简单的修改,让其结果能够更加清晰,更能够被读者所认识.实践是掌握一切理论知识的重要过程,这次设计课题的目的就是让我们能够将课上所学 的理论知识加以应用,从而更加巩固我们的知识,也丰富了我们的时间操作能力.我觉得 这个对于我们工科生是非常重要的经验总结.所以,我觉得这次实践任务的目的已经达 到了.在这次设计当中,我也碰
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