数字信号处理课设报告基于matlab的数字音效处理器.docx

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数字信号处理课设报告基于matlab的数字音效处理器

一：

应用背景

利用所学习的数字信号处理知识，自己动手制作一个有趣的音效处理系统，看看能不能完成声音的逐渐放大和逐渐衰减、看看能不能让自己的声音发生一些改变（变得尖声尖气或粗声粗气）、看看改变声音播放速度有什么方法等等，你还可以自己想想还有什么有趣的变化，可以通过我们已有的知识让它实现。

作为课程设计，以下要求分为基本必做部分和提高必做部分，在提高部分你可以选择全部内容和部分内容，当然分数值是不一样。

二、基于MATLAB数字音效处理器

2.1：

实现步骤

基本要求描述（40分）

1）语音信号的采集（2分）

　　要求利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在5s内，存为*.WAV的文件。

然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。

2）语音信号的频谱分析（10分）

　　要求首先画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性，分析基频。

3）设计数字滤波器和画出其频率响应（10分）

　　给出各滤波器的性能指标：

（1）低通滤波器性能指标　fb＝1000Hz,fc＝1200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。

（2）高通滤波器性能指标　fc＝4800Hz,fb＝5000HzAs＝100dB,Ap＝1dB。

　　（3）带通滤波器性能指标　fb1＝1200Hz,fb2＝3000Hz,fc1＝1000Hz,fc2＝3200Hz,As＝100dB,Ap＝1dB。

　4）　用滤波器对信号进行滤波（5分）

　　要求学生用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波,在Matlab中,FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波,IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。

　5）比较滤波前后语音信号的波形及频谱（10分）

要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱，做出分析。

6）回放语音信号（1分）

　　在Matlab中,函数sound可以对声音进行回放。

其调用格式：

sound（x,fs,bits）;可以感觉滤波前后的声音有变化。

7）实现慢录快放和快录慢放功能（2分）

3提高部分要求（选择60分内容）

8）实现对声音信号放大和衰减功能（10分）

9）实现对录音内容倒播放（30分）

10）实现混音音效效果（10分）

11）实现回音音效效果（10分）

12）实现男女变声音效效果（30分）

13）设计系统界面（10分）

为了使编制的程序操作方便,要求有能力的学生,设计处理系统的用户界面。

2.2试验程序

基础部分：

clear;clc;closeall;

%读取声音信号%

[x,fs,nbits]=wavread（'bb',16384）;%读声音文件

N=length（x）;

n=[0:

N-1];

X=fft（x）;%傅里叶变换

Fs=2*fs;%2倍频

T=1/Fs;

f=n/N*Fs;%把点数转换成频率

subplot（2,1,1）;

plot（n,x）;%画出原声音信号

ylabel（'原声音信号'）;

xlabel（'时间/s'）;

subplot（2,1,2）;

plot（f,abs（X））;%画出原声音信号的幅度谱

ylabel（'语音的幅度谱'）;

xlabel（'频率/Hz'）;

%%滤波器设计%

%%低通滤波器%

fp1=1000;fs1=1200;%设定低通滤波器通带截止频率和阻带截止频率

wp1=2*fp1/Fs;ws1=2*fs1/Fs;rp=1;as=100;

[N1,wp1]=ellipord（wp1,ws1,rp,as）;%计算椭圆低通模拟滤波器的阶数和通带边界频率

[B,A]=ellip（N1,rp,as,wp1）;%计算低通滤波器模拟滤波器系统函数系数

y1=filter（B,A,x）;%滤波器软件实现

Y1=abs（fft（y1））;

%低通滤波器设计与实现绘图部%

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）]）%坐标范围

subplot（2,1,2）;

plot（f,abs（fft（y1）））;

%高通滤波器%

fp2=4800;fs2=5000;%设定高通滤波器通带截止频率和阻带截止频率

wp2=2*fp2/Fs;ws2=2*fs2/Fs;rp=1;as=100;

[N2,wp2]=ellipord（wp2,ws2,rp,as）;%计算椭圆高通模拟滤波器的阶数和通带边界频率

[B2,A2]=ellip（N2,rp,as,wp2,'high'）;%计算高通滤波器模拟滤波器系统函数系数

y2=filter（B2,A2,x）;%滤波器软件实现

%高通滤波器设计与实现绘图部分

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）））;

%带通滤波器%

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）;%计算椭圆带通模拟滤波器的阶数和通带边界频率

[B3,A3]=ellip（N3,rp,as,wp3）;%计算带通滤波器模拟滤波器系统函数系数

y3=filter（B3,A3,x）;%滤波器软件实现

%带通滤波器设计与实现绘图部分

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）））;

%播放声音%

sound（x,fs）;

sound（y1,fs）;%低通

sound（y2,fs）;%高通

sound（y3,fs）;%带通

%变速%

w=0.8

M=w*fs;%相乘的数为大于一的数为快放，小于一的为慢放

sound（x,M）;

提高部分:

%对声音信号放大和衰减%

%放大%

figure

o=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（'变换波形'）

sound（20*p,fs）;

%衰减%

figure

o1=0.9

forxa=1:

16384;

p（xa,1）=x（xa,1）/xa*o1;

end

subplot（2,1,1）;

plot（x）;

xlabel（'原始波形'）

subplot（2,1,2）;

plot（n/Fs,p）;

xlabel（'变换波形'）

sound（20*p,fs）

%%%倒放

figure

w1=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）;

%%混频

[x5,fs5,nbits]=wavread（'man',16384）;%读声音文件

c=10*x+0.5*x5;

plot（c）；

sound（c）;

%%%%%%%回声

figure

z=[zeros（1000,1）;x];%声音延时

x1=[x;zeros（1000,1）];%使原声音长度与延时后相等

y1=x1+z;

plot（y1）;

sound（10*y1,fs）;

%%%%%%%%%%男女声变换%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%%%%%男声变女声

[y,fs]=wavread（'man'）;%saveY1%luyin

p=fft（y）;

xaa=p';

N=1000;

pa=[zeros（1,N）,xaa（1:

22001）,zeros（1,N）];

pu=pa';

Y1=3*real（ifft（pu））;

plot（Y1）

sound（20*Y1,fs）;

%%%%%%%%女声变男声

[y,fs]=wavread（'bb'）;%saveY1%luyin

p=fft（y）;

xaa=p';

xab（1:

17797）=xaa（1:

17797）;%取一半

N=3500;

pa=[xab（N:

17797）,zeros（1,17797）];

pu=pa';

Y2=3*real（ifft（pu））;

plot（Y2）

sound（1000*Y1,fs）;

2.3绘图部分：

语音信号的采集

低通滤波器：

高通滤波器：

带通滤波器：

放大：

衰减：

倒放：

混频：

回声：

男声变女声：

女声变男声：

三课设总结：

参考文献

[美]数字信号处理——使用MATLAB[M].西安：

西安交通大学出版社，2002.