基于matlab的數字音效處理器數字信號處理課設報告

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一：應用背景

利用所學習的數字信號處理知識，自己動手制作一個好玩兒的音效處理系統(tǒng)，看看能不能完成聲音的逐漸放大和逐漸衰減、看看能不能讓自己的聲音發(fā)生一些改變（變得尖聲尖氣或粗聲粗氣）、看看改變聲音播放速度有什么方法等等，你還可以自己想想還有什么好玩兒的變化，可以通過我們已有的知識讓它實現。

作為課程設計，以下要求分為基本必做部分和提高必做部分，在提高部分你可以選擇全部內容和部分內容，當然分數值是不一樣。

二、基于MATLAB數字音效處理器

2.1：實現步驟

基本要求描述（40分）1）語音信號的采集（2分）

要求利用Windows下的錄音機,錄制一段自己的話音,時間在5s內，存為*.WAV的文件。然后在Matlab軟件平臺下,利用函數wavread對語音信號進行采樣,記住采樣頻率和采樣點數。

2）語音信號的頻譜分析（10分）

要求首先畫出語音信號的時域波形;然后對語音號進行快速傅里葉變換,得到信號的頻譜特性，分析基頻。

3）設計數字濾波器和畫出其頻率響應（10分）給出各濾波器的性能指標：

(1)低通濾波器性能指標fb＝1000Hz,fc＝1200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。(2)高通濾波器性能指標fc＝4800Hz,fb＝5000HzAs＝100dB,Ap＝1dB。(3)帶通濾波器性能指標fb1＝1200Hz,fb2＝3000Hz,fc1＝1000Hz,fc2＝3200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。

4）用濾波器對信號進行濾波（5分）

要求學生用自己設計的各濾波器分別對采集的信號進行濾波,在Matlab中,FIR濾波器利用函數fftfilt對信號進行濾波,IIR濾波器利用函數filter對信號進行濾波。

1

5）比較濾波前后語音信號的波形及頻譜（10分）

要求在一個窗口同時畫出濾波前后的波形及頻譜，做出分析。6）回放語音信號（1分）

在Matlab中,函數sound可以對聲音進行回放。其調用格式：sound(x,fs,bits);可以感覺濾波前后的聲音有變化。

7）實現慢錄快放和快錄慢放功能（2分）3提高部分要求（選擇60分內容）

8）實現對聲音信號放大和衰減功能（10分）9）實現對錄音內容倒播放（30分）10)實現混音音效效果（10分）11）實現回音音效效果（10分）12）實現男女變聲音效效果（30分）13）設計系統(tǒng)界面（10分）

為了使編制的程序操作便利,要求有能力的學生,設計處理系統(tǒng)的用戶界面。

2.2試驗程序

基礎部分：

clear;clc;closeall;%讀取聲音信號%

[x,fs,nbits]=wavread('bb',16384);%讀聲音文件N=length(x);n=[0:N-1];

X=fft(x);%傅里葉變換Fs=2*fs;%2倍頻T=1/Fs;

f=n/N*Fs;%把點數轉換成頻率subplot(2,1,1);

plot(n,x);%畫出原聲音信號ylabel('原聲音信號');

xlabel('時間/s');subplot(2,1,2);

plot(f,abs(X));%畫出原聲音信號的幅度譜ylabel('語音的幅度譜');xlabel('頻率/Hz');%%濾波器設計%

2

%%低通濾波器%

fp1=1000;fs1=1200;%設定低通濾波器通帶截止頻率和阻帶截止頻率wp1=2*fp1/Fs;ws1=2*fs1/Fs;rp=1;as=100;

[N1,wp1]=ellipord(wp1,ws1,rp,as);%計算橢圓低通模擬濾波器的階數和通帶邊界頻率[B,A]=ellip(N1,rp,as,wp1);%計算低通濾波器模擬濾波器系統(tǒng)函數系數y1=filter(B,A,x);%濾波器軟件實現Y1=abs(fft(y1));

%低通濾波器設計與實現繪圖部%figure;freqz(B,A);y1t='y_1(t)';figure;subplot(2,1,1);t=n*T;plot(t,y1);

xlabel('t/s');ylabel(y1t);

axis([0,t(end),min(y1),1.2*max(y1)])%坐標范圍subplot(2,1,2);plot(f,abs(fft(y1)));%高通濾波器%

fp2=4800;fs2=5000;%設定高通濾波器通帶截止頻率和阻帶截止頻率wp2=2*fp2/Fs;ws2=2*fs2/Fs;rp=1;as=100;

[N2,wp2]=ellipord(wp2,ws2,rp,as);%計算橢圓高通模擬濾波器的階數和通帶邊界頻率[B2,A2]=ellip(N2,rp,as,wp2,'high');%計算高通濾波器模擬濾波器系統(tǒng)函數系數y2=filter(B2,A2,x);%濾波器軟件實現%高通濾波器設計與實現繪圖部分figure;freqz(B2,A2);figure;y2t='y_2(t)';subplot(2,1,1);t=n*T;plot(t,y2);

xlabel('t/s');ylabel(y2t);

axis([0,t(end),min(y2),1.2*max(y2)])subplot(2,1,2);plot(f,abs(fft(y2)));%帶通濾波器%

fpl=1200;fpu=3000;fsl=1000;fsu=3200;

wp3=[2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];ws3=[2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];rp=1;as=100;

[N3,wp3]=ellipord(wp3,ws3,rp,as);%計算橢圓帶通模擬濾波器的階數和通帶邊界頻率[B3,A3]=ellip(N3,rp,as,wp3);%計算帶通濾波器模擬濾波器系統(tǒng)函數系數y3=filter(B3,A3,x);%濾波器軟件實現%帶通濾波器設計與實現繪圖部分

3

figure;

freqz(B3,A3);y3t='y_3(t)';figure;subplot(2,1,1);t=n*T;plot(t,y3);

xlabel('t/s');ylabel(y3t);

axis([0,t(end),min(y3),1.2*max(y3)])subplot(2,1,2);plot(f,abs(fft(y3)));

%播放聲音%sound(x,fs);sound(y1,fs);%低通sound(y2,fs);%高通sound(y3,fs);%帶通%變速%w=0.8

M=w*fs;%相乘的數為大于一的數為快放，小于一的為慢放sound(x,M);

提高部分:

%對聲音信號放大和衰減%%放大%figureo=10

forxa=1:16384;

p(xa,1)=x(xa,1)*xa*o;end

subplot(2,1,1);plot(x);

xlabel('原始波形')subplot(2,1,2);plot(n/Fs,p);xlabel('變換波形')sound(20*p,fs);%衰減%figureo1=0.9forxa=1:16384;

p(xa,1)=x(xa,1)/xa*o1;end

subplot(2,1,1);plot(x);

4

xlabel('原始波形')subplot(2,1,2);plot(n/Fs,p);xlabel('變換波形')sound(20*p,fs)%%%倒放figurew1=x(1:2350);w2=x(2351:3850);w3=x(3851:4850);w4=x(4851:5550);w5=x(5551:8550);w6=x(10000:10150);w7=x(10151:12500);w8=x(12501:16384);

y=[w8;w7;w6;w5;w4;w3;w2;w1];sound(30*y,fs);%%混頻

[x5,fs5,nbits]=wavread('man',16384);%讀聲音文件c=10*x+0.5*x5;plot(c)；sound(c);%%%%%%%回聲figure

z=[zeros(1000,1);x];%聲音延時

x1=[x;zeros(1000,1)];%使原聲音長度與延時后相等y1=x1+z;plot(y1);sound(10*y1,fs);

%%%%%%%%%%男女聲變換%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%男聲變女聲

[y,fs]=wavread('man');%saveY1%luyin