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mathlab作业
机电工程学院
工程测试与信号
处理
学生姓名:
学号:
专业班级:
任课教师:
河南工业大学硕士研究生课程试卷(结课作业)
考试课程__工程测试与信号处理______考试时间_2014_年_1_月_7_日
专业年级__机械工程2013级___姓名_____学号____
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
成绩
每个同学选择以下两个方案之一单独做一个实验:
(1)找一个钢制零件(质量不要太小),用一根细钢丝或弦将零件吊起来,钢丝或弦的上端固定;用一钢质榔头或其它钢质件敲击吊好的零件(敲击要快,避免连击),用计算机或其它录音设备录制敲击声,保存为WAV格式音频文件,并对试验现场进行拍照。
(2)录制一句话,保存为WAV格式音频文件,并对现场进行拍照。
要求:
1.利用MATLAB在时域对音频文件进行掐头去尾处理,保留你认为有用的部分即可。
根据试验现场照片和音频信号,评价实验设计和实验过程(10分);对信号进行时域分析,并写出分析结论(10分)。
(共20分)
2.利用MATLAB对信号做快速傅里叶变换(FFT)。
写出MATLAB程序(5分);画出信号的FFT结果图形(5分);对FFT结果进行分析,并写出分析结论(15分)。
(共25分)
3.利用MATLAB对音频文件做窗口傅里叶变换。
写出MATLAB程序(5分);画出分析结果图形(5分);对变换结果进行分析,并写出分析结论(15分)。
(共25分)
4.设计能滤除信号中你认为不需要的频率成分的数字滤波器,并求信号通过该滤波器后的输出。
写出MATLAB程序(10分);绘出输出的时域结果(5分)和频域结果(5分);对结果进行分析,并写出分析结论(10分)。
(共30分)
将麦克风连与电脑,用程序里面的录音机来录制语音“你辛苦了”四个字。
然后将录制的语音保存于“F:
\luwenhui20139398”文件夹里面,其中语音名称保存为yuyin。
由于录制时在宿舍里面会存在宿舍外面马路上汽车和宿舍里面人的声音,所以,一定程度上会影响录制效果和以后分析的结果。
其录制现场如下图所示:
1、
[x,fs]=wavread('F:
\luwenhui20139398\yuyin.wav');%调入录取的双声音道信号
y=x(:
1);%取声音信号的一个声道即第一声道
[N,M]=size(y);
sound(y,fs);%听一下第一声道声音信号
t=(0:
N-1)/fs;
subplot(3,3,1);plot(t,y)%绘出第一声道声音信号的时域图
title('原声第一声道')
xlabel('time/S')
ylabel('Amplitude')
gridon
t=t(25000:
N-14000);%取出有效的声音信号
y=y(25000:
N-14000);
[N,M]=size(y);
subplot(3,3,2);plot(t,y);%绘出有效的声音信号
sound(y,fs)
title('掐头去尾后')
xlabel('time/S')
ylabel('Amplitude')
gridon
t0=t(1,1);t=t-t0;%将取出的声音信号时域图像置零
subplot(3,3,3);plot(t,y);
title('图像置零')
xlabel('time/S')
ylabel('Amplitude');
gridon
从语音的时域图上看出“你辛苦了”这四个字占时大约有1.5S的时间,每个字的时间间隔也不太一样。
所要发出的四个字的气息所带动的声带的振幅也是不一样。
2、
ffty=fft(y),magy=abs(ffty);%将取出的声音信号进行快速傅里叶变换
f=(0:
N-1)*fs/N;
subplot(3,3,4),plot(f(1:
N/2),2*magy(1:
N/2)/N);
title('FFT转换');
xlabel('frequency/HZ');
ylabel('magnitude');
gridon
从提取的语音的频域图上看出“你辛苦了”这四个字所形成的语音主要是由频率为1400HZ以下的波构成,还可以看出自己声带主要的频率从小到大依次为为210HZ、300HZ、400HZ。
超过1400HZ可以视为杂波引起的。
3、
nfft=512;%将取出的声音信号进行窗口傅里叶变换
wn=nfft;
[b,f,t]=specgram(y,nfft,fs,kaiser(wn,5),wn/2);
subplot(3,3,5);mesh(t,f,2*abs(b)/wn);
title('窗口傅里叶变换')
xlabel('time/s')
ylabel('frequency/HZ')
zlabel('maganitude')
从对提取的语音信息的窗口傅里叶变换上来看,“你”这个录制的语音上有1500HZ-2000HZ、2500HZ的杂波,并且“你”这个字的发音主要是有400HZ以下的波形构成。
同样,“辛”这个字录制时也有500HZ以上的杂波干扰,“辛”这个字的发音主要是有500HZ以下的波形构成。
“苦”和“了”这两个字的发音上主要是由1000HZ以下的波形构成。
4、
[N,wn,beta,ftype]=kaiserord([500700],[10],[0.010.1],4000);%将取出的声音信号进行滤波
[b,a]=butter(N,wn);
sf=filter(b,a,y);
subplot(3,3,6);plot(sf);
sound(sf,fs)%听听滤波后的声音信号
title('滤波后');xlabel('time/S');ylabel('Amplitude');
gridon
对提取的语音信号滤去1400HZ以上的波形并形成新的语音信号,从新的语音信号时域图上可以看出,“你辛苦了”这四个字的波形幅度比没有滤波前小了,并且每个字所占用的时间也少了。
[N,M]=size(sf);
ffty1=fft(sf);magy1=abs(ffty1);%将滤波后的声音信号进行傅里叶变换
f1=(0:
N-1)*fs/N;
subplot(3,3,7),plot(f1(1:
N/2),2*magy1(1:
N/2)/N);
gridon
title('滤波后');
xlabel('frequency/HZ');
ylabel('magnitude');
nfft=512;%将滤波后的声音信号进行窗口傅里叶变换
wn=nfft;
[b,f,t]=specgram(sf,nfft,fs,kaiser(wn,5),wn/2);
subplot(3,3,8);mesh(t,f,2*abs(b)/wn);
title('滤波后窗口傅里叶变换')
xlabel('time/s')
ylabel('frequency/HZ')
zlabel('maganitude')
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