中北大学
信号与系统综合性报告
学 院： 专 业： 学 号 姓 名： 学 号 姓 名： 学 号 姓 名： 学 号 姓 名： 学 号 姓 名： 指 导 教 师:
仪器与电子学院 电子科学与技术
王鹏 张艺超 郭靖锋 蔡宪庆
张晓明
2019年 5 月 13 日
1 设计题目 时频域语音信号的分析与处理
2 设计目标 对语音信号进行时频域分析和处理的基本方法 3 设计要求
1）分别录制一段男生和女生语音文件及相应有明显高频或低频干扰的语音文件*.wav，并将文件导入Matlab中；
2）分别分析各段语音的频谱，绘制其频谱图，分析语音信号和干扰信号的频段； 3）设计相应的滤波器，剔除含干扰的语音段的干扰信号，并分析滤波信号的频谱； 4）生成滤波后的语音文件，分析听觉效果。
4 理论分析
声音作为一种波，频率在20 Hz~20 kHz之间的声音是可以被人耳识别的
通过查阅资料显示，实际人声频率范围
男：低音82～392Hz，基准音区64～523Hz 男中音123～493Hz，男高音164～698Hz 女：低音82～392Hz，基准音区160～1200Hz 女低音123～493Hz，女高音220～1.1KHz
声音作为波的一种，频率和振幅就成了描述波的重要属性，频率的大小与我们通常所说的音高对应，而振幅影响声音的大小。声音可以被分解为不同频率不同强度正弦波的叠加。这种变换（或分解）的过程，称为傅立叶变换(Fourier Transform)。傅里叶变换之后可以得到男女声的频谱，从而分析男女声的特点，观察男女声频率集中的区域，在声音中加入高频噪声，分析高频噪声频率的分布，从而设计巴特沃斯滤波器进行滤波。
5 实验内容及步骤
5.1 获取音频文件
5.1.1 通过手机录音可直接获取wav音频文件，对于噪声的添加，我们选择单独录制高频件，读取音频数据，在时域领域上相加，便获取到含有高频噪声的音频 5.2 音频的时域处理
5.2.1 wav属于无损音乐格式的一种，其文件包含采样频率，左右声道数据，在处理时，由于我们使用的是matlab2012a，且录制时只有一个声道，可使用函数wavread()读取到一个一维数组，使用plot函数即可获取其音频时域图像 5.3 音频的频域处理
5.3.1 对于音频数组，我们采用fft函数进行傅里叶变换，获取到的是对称的复数数组，数组的前一半即为其频域，同样使用plot将其画出。 5.3.2 观察频域图，分析男女声特点。 5.4 噪声的去除
5.4.1 分析高频噪声频谱，找到合适的截止频率，设计巴特沃斯滤波器对高频噪声进行过滤。
5.4．2 将去除噪声的数组转换成音频文件
6 实验数据及分析
男声时域图
频域图
女声时域图