数字信号处理实验二：语音信号分析与处理
学号 姓名
注：1）此次实验作为《数字信号处理》课程实验成绩的重要依据，请同学们认真、独立完成，不得抄袭。

2）请在授课教师规定的时间内完成；
3）完成作业后，请以word 格式保存，文件名为：学号+姓名
4）请通读全文，依据第2及第3 两部分内容，认真填写第4部分所需的实验数据，并给出程序内容。

1. 实验目的
(1) 学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法
(2) 掌握在windows 环境下语音信号采集的方法
(3) 掌握MATLAB 设计FIR 和IIR 滤波器的方法及应用
(4) 学会用MATLAB 对语音信号的分析与处理方法
2. 实验内容
录制一段自己的语音信号，对录制的语音信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，确定语音信号的频带范围；使用MATLAB 产生白噪声信号模拟语音信号在处理过程中的加性噪声并与语音信号进行叠加，画出受污染语音信号的时域波形和频谱图；采用双线性法设计出IIR 滤波器和窗函数法设计出FIR 滤波器，画出滤波器的频响特性图；用自己设计的这两种滤波器分别对受污染的语音信号进行滤波，画出滤波后语音信号的时域波形和频谱图；对滤波前后的语音信号进行时域波形和频谱图的对比，分析信号的变化；回放语音信号，感觉与原始语音的不同。

3. 实验步骤
1）语音信号的采集与回放
利用windows 下的录音机或其他软件录制一段自己的语音（规定：语音内容为自己的名字，以wav 格式保存，如wql.wav ），时间控制在2秒之内，利用MATLAB 提供的函数wavread 对语音信号进行采样，提供sound 函数对语音信号进行回放。

[y,fs,nbits]=wavread(file),
采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率nbits 表示采样位数。

Wavread 的更多用法请使用help 命令自行查询。

2）语音信号的频谱分析
利用fft 函数对信号进行频谱分析
3）受白噪声干扰的语音信号的产生与频谱分析
①白噪声的产生：
N1=sqrt （方差值）×randn(语音数据长度，2)（其中2表示2列，是由于双声道的原因） 然后根据语音信号的频谱范围让白噪声信号通过一个带通滤波器得到一个带限的白噪声信号
N2；
带通滤波器的冲激响应为：
h B （n ）=
))((sin ))((sin 1122απ
ωπωαπωπω---n c n c c c c c
其中ωc1为通带滤波器的下截止频率，ωc2为通带滤波器的上截止频率。

其中下截止频率
由每个人的语音信号的最高频率确定，观察信号的频谱以确定带通滤波器的下截止频率ωc1，而上截止频率ωc2只要比下截止频率大小于π即可；
滤波器的长度N 由滤波器的过渡带确定，一般不宜太小（大于1000），α=（N-1）/2； ②信号y 通过低通滤波器，得到信号为x1
低通滤波器的冲激响应为：
))((sin )(33απ
ωπω-=n c n h L 其中的ω3比上面的带通滤波器的下截止频率ωc1小一点，滤波器的长度N 也于上面的带通滤波器一致，α=（N-1）/2
③将N1加上x1得到一个受到噪声污染的声音信号
4）据语音信号的频带情况，设计FIR 和IIR 两种滤波器
5）用滤波器对受污染语音信号进行滤波
FIR 滤波器fftfilt （h ，x ）函数对信号进行滤波，IIR 滤波器用filter 函数对信号进行
滤波
6）比较滤波前后信号的波形与频谱
7）回放滤波后的语音信号
4. 实验数据及实验程序
实验数据
1）原始语音信号的时域波形和频谱图及语音信号的频带范围
2）带限白噪声信号的时域波形和幅频特性
3）受污染语音信号的时域波形和幅频谱图
4）滤波器的频响特性图
FIR 滤波器的幅频响特性图
IIR 滤波器的幅频响特性图
5）滤波后语音信号的时域波形和频谱图
6）滤波前后的语音信号时域波形对比图和幅频谱对比图
7）将实验的资料的电子文档交给班长（建立一个文件夹，里面包括：①实验报告的电子版；②采集的语音信号电子文件；③受污染的语音信号及滤波后的语音信号存在文件名为“姓名+学号.mat ”文件的文件中）
实验程序：
1）实验主程序
2）FIR滤波器子程序3）IIR滤波器子程序。