DSP大作业

1.利用matlab软件对音频信号进行数字信号采样，分别对采样后的信号进行时/频域分析，并提供**图和分析说明；（35）

2.设计合理的数字滤波器，滤去音频信号中的蜂鸣音，给出详细设计流程，并提供频域**图和分析说明；（45）

3.将数字滤波后的数字信号转换成w**格式音频文件，统一命名为作为附件上交。（15）

1）通过**所给**文件，很明显能听出w**文件中包含蜂鸣噪音，所以我们应该先分析频谱。在matlab下可以用函数w**read/audioread读入语音信号进行采样，通过w**read得到声音数据变量x和采样频率fs、采样精度nbits，在读取声音信号之后，利用读出的采样频率作为参数，这段音频读出的采样精度为16，fs为44100hz，将此后采集时间、fft的参数设置为fs，也就是44100hz。通过plot函数绘制出了音频信号与时间的关系图pic1，使用fft函数进行fft处理。

处理后的信号频谱pic2，如下所示。

图1.音频信号与时间的关系图。

从图1横坐标我们看到t在9-10s之间截止，与我们在****器中显示的时间一致。

图2.图2为运用fft后得到的处理结果，可以从中读取到，在293.7hz、4671hz附近幅值突然增大，可以确定为噪声干扰。

所以我们应该针对频率附近进行滤波。如果针对性进行滤波处理，应该使用低通滤波器进行处理，去除这部分的噪音。之后需要选定滤波器并进行程序设计，在4671hz附近进行滤波，去除蜂鸣杂音。

2）需要对蜂鸣音进行除去，自然需要用到滤波器。所以第二步需要设计滤波器并给出详细流程。在第一问的频谱分析中，通过fft已经知道噪音所在，所以需要针对这个问题设计参数。

在这里选用巴特沃斯低通滤波器进行处理，需要设定好的参数有通带边界频率、阻带边界频率、通带最大衰减和通过阻带的最小分贝数（由buttord在matlab定义得）。要对于4671hz进行滤波，所以选定的两个边界频率应该分别大于和小于这一频率，将通带最大衰减和分贝数进行略微调整，之后用buttord函数进行计算，求得滤波器阶数和3db截止频率，用butter函数得到低通滤波器系统函数的系数。这部分计算程序由附录中的文件中给出。

在工作区可以读取我们需要的值带入butter中处理。

之后通过计算得到的3db截止频率和阶数构造的系统函数进行滤波。这部分程序我们在文件中给出。我们先用w**read进行采样，得到了信号、采样率和采样位数x、fs和nbits。

之后利用这些采样得到的分量进行滤波处理。由之前的testbutter我们可以得到阶数和3db截止频率。在处理过程中，我们对由testbutter所得代入的参数进行了微调。

之后在程序中我们绘制时间与采集音频信号的关系图如下：

从处理后的图像我们可以看出，定义处理后的音频信号为y，它的音频信号与时间的关系明显比最初提取的x信号波形规整的多，表现了滤波器起到了不错的效果。

clc;clear;

x,fs,nbits]=w**read(''

n=length(x);

t=(0:n-1)/44100;

figure(1)

plot(t,x);

xlabel('时间');

ylabel('幅度');

title('pic1');

f=44000*(0:n-1)/n;

figure(2)

plot(f,abs(fft(x))*2/n);

title('pic2');

sound(x,fs);

clear all;

clc;x,fs,nbits]=w**read(''读出信号，采样率和采样位数。

siglength=length(x);

y = fft(x,siglength);

f=fs*(1:siglength)/siglength;

stor=y(1);

y(1)=0;

absy=abs(y);

figure(1)

subplot(2,2,1);plot(f,absy);xlabel('频率(hz)')grid on

axis([0,f(end)/2,0,500]);

t=(0:siglength-1)/fs;

subplot(2,2,2);plot(t,x);xlabel('时间(s)')grid on

y1=x;y0=y;

设计巴特沃斯低通滤波器。

b,a]=butter(14,0.106,'low');

y=filter(b,a,x);%用设计的滤波器进行滤波。

y=fft(x,siglength);

y(1)=0;

absy=abs(y);

figure(1);

subplot(2,2,3);plot(f,absy);xlabel('频率(hz)')grid on

axis([0,f(end)/2,0,500]);确定坐标范围。

t=(0:siglength-1)/fs;

subplot(2,2,4);plot(t,y);xlabel('时间（s）')grid on

sound(y,fs,nbits);

w**write(y,fs,nbits,''

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