南昌航空大学信息工程学院
数字信号处理 课程实验报告
实验名称： 音频信号处理 实验时间： 2014年4月23日 指导教师： 班 级 ： 学 号 ： 姓 名 ： 成 绩 ：
南昌航空大学实验报告
2014 年 4 月 23 日
课程名称： 数字信号处理 实验名称： 音频信号处理 班级： 姓名： 学号： 指导老师评定： 签名： 一、实验目的
（1）进一步加深DFT算法原理和基本性质的理解； （2）熟悉FFT算法原理；
（3）理解掌握音频信号各参数的意义； （4）设计低通滤波器。 二、实验内容
（1）对一个音频信号用FFT进行谱分析； （2）对该音频信号进行放大或衰减；
（3）对该音频信号加入噪声与去掉噪声处理。 三、实验原理
语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。
于是，本实验就从频域的角度对信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤波器。当然，这些过程的实现都是在MATLAB软件上进行的，MATLAB软件在数字信号处理上发挥了相当大的优势。 1.语音信号的读取
[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值（若只有一个N的点则表示读取前N点的采样值）。 2.语音信号的播放
sound(x,fs,bits); 用于对声音的回放。向量y则就代表了一个信号（也即一个复杂的“函数表达式”）也就是说可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。 3.FFT的MATLAB实现
在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变
换。函数FFT用于序列快速傅立叶变换。函数的一种调用格式为y=fft(x),其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以为一向量或矩阵，若x为一向量，y是x的FFT。且和x相同长度。若x为一矩阵，则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。如果x长度是2的幂次方，函数fft执行高速基－2FFT算法；否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换算法，计算速度较慢。函数FFT的另一种调用格式为y=fft(x,N),式中，x，y意义同前，N为正整数。函数执行N点的FFT。若x为向量且长度小于N，则函数将x补零至长度N。若向量x的长度大于N，则函数截短x使之长度为N。若x 为矩阵，按相同方法对x进行处理。经函数fft求得的序列y一般是复序列，通常要求其幅值和相位。MATLAB提供求复数的幅值和相位函数：abs，angle，这些函数一般和FFT同时使用。函数abs(x)用于计算复向量x的幅值，函数angle(x)用于计算复向量的相角，以弧度表示。 四、程序清单及分析
（A）本实验的语音信号是通过查找电脑系统存在的语音信号所得，ding.wav信号的比特率为176bps.
[S1,fs,bits] = wavread('ding.wav'); figure(1); plot(S1);
title('原始信号波形'); figure(2); F = fft(S1); plot(abs(F));
title('原始信号频谱');
图1原始信号波形
图2 原始信号频谱
(B) 信号放大后的声音未画出图形，但是经过听声音认证，语音信号的声音确实放大了，可见，可以通过把信号乘以一个系数的方法进行放大。
S2 = S1 * 4; %对语音信号进行放大 wavwrite(S2,22000,8,'dingaloud.wav');%生成放大后的语音信号 %sound(S2);
(C) 本实验产生噪声的方法是通过对语音信号进行调制，调制后的语音信号即高频信号，故可以把该信号当作是噪声信号，并与原始信号进行叠加，这样得到的信号即是加入了噪声的信号。信号调制的代码如下：
fc=10000; %载波频率 y1=modulate(S1,fc,fs,'fm'); %对原语音信号调制 Y1=fft(y1,40000); %采样点数40000 figure(3);
subplot(211);plot(y1);title('调制后信号波形'); subplot(212);plot(abs(Y1));title('调制后信号频谱'); %sound(y1); %播放调制后的语音信号
调制后的信号为高频信号，故波形很密，如下图：
图3 调制后的信号和频谱
(D) 加入噪声的信号 %调制信号+原始信号波形
y2 = S1 + y1; %加入噪声后的语音信号
Y2 = fft(y2,40000); %采样点数40000，对加噪后的信号进行fft figure(4);
subplot(211);plot(y2);title('调制信号+原始信号波形'); subplot(212);plot(abs(Y2));title('调制信号+原始信号频谱'); %sound(y2); %播放加入噪声后的语音信号
图4 加入噪声后的信号与频谱
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