計算機(jī)處理方法

計算機(jī)處理方法第1頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1雙門限法第2頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6-1-1語音波形語音短時平均能量語音短時平均過零率第3頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)行判決的具體步驟：第一級判決：第4頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第2級判決第5頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月計算短時平均能量例：讀入數(shù)據(jù)文件bluesky1.wav（內(nèi)容為男聲“藍(lán)天，白云，碧綠的大海”），求其短時平均能量第6頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月filedir=[];%設(shè)置路徑filename='bluesky1.wav';%設(shè)置文件名fle=[filedirfilename];%構(gòu)成完整的路徑和文件名[x,Fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件wlen=200;inc=80;%給出幀長和幀移win=hanning(wlen);%給出海寧窗N=length(x);%信號長度X=enframe(x,win,inc)';%分幀fn=size(X,2);%求出幀數(shù)time=(0:N-1)/Fs;%計算出信號的時間刻度fori=1:fnu=X(:,i);%取出一幀

u2=u.*u;%求出能量

En(i)=sum(u2);%對一幀累加求和endsubplot211;plot(time,x,'k');%畫出時間波形title('語音波形');ylabel('幅值');xlabel(['時間/s'10'(a)']);frameTime=frame2time(fn,wlen,inc,Fs);%求出每幀對應(yīng)的時間subplot212;plot(frameTime,En,'k')%畫出短時能量圖title('短時能量');ylabel('幅值');xlabel(['時間/s'10'(b)']);第7頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：讀入數(shù)據(jù)文件bluesky1.wav（內(nèi)容為男聲“藍(lán)天，白云，碧綠的大?！保?，求其短時平均過零率filedir=[];%設(shè)置路徑filename='bluesky1.wav';%設(shè)置文件名fle=[filedirfilename];%構(gòu)成完整的路徑和文件名[xx,Fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件x=xx-mean(xx);%消除直流分量wlen=200;inc=80;%設(shè)置幀長、幀移win=hanning(wlen);%窗函數(shù)N=length(x);%求數(shù)據(jù)長度X=enframe(x,win,inc)';%分幀fn=size(X,2);%獲取幀數(shù)zcr1=zeros(1,fn);%初始化fori=1:fnz=X(:,i);%取得一幀數(shù)據(jù)

forj=1:(wlen-1);%在一幀內(nèi)尋找過零點(diǎn)

ifz(j)*z(j+1)<0%判斷是否為過零點(diǎn)

zcr1(i)=zcr1(i)+1;%是過零點(diǎn)，記錄1次

endendendtime=(0:N-1)/Fs;%計算時間坐標(biāo)frameTime=frame2time(fn,wlen,inc,Fs);%求出每幀對應(yīng)的時間%作圖subplot211;plot(time,x,'k');grid;title('語音波形');ylabel('幅值');xlabel(['時間/s'10'(a)']);subplot212;plot(frameTime,zcr1,'k');grid;title('短時平均過零率');ylabel('幅值');xlabel(['時間/s'10'(b)']);第9頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月用短時平均能量和短時過零率提取語音端點(diǎn)位置第11頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr6_1_1clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky1.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename]%構(gòu)成路徑和文件名的字符串[x,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件x=x/max(abs(x));%幅度歸一化N=length(x);%取信號長度time=(0:N-1)/fs;%計算時間pos=get(gcf,'Position');%作圖set(gcf,'Position',[pos(1),pos(2)-100,pos(3),(pos(4)-200)]);plot(time,x,'k');title('男聲“藍(lán)天，白云，碧綠的大?！钡亩它c(diǎn)檢測');ylabel('幅值');axis([0max(time)-11]);grid;xlabel('時間/s');設(shè)置無話段長度IS：0.1s第15頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月wlen=200;inc=80;%分幀參數(shù)IS=0.1;overlap=wlen-inc;%設(shè)置ISNIS=fix((IS*fs-wlen)/inc+1);%計算NISfn=fix((N-wlen)/inc)+1;%求幀數(shù)frameTime=frame2time(fn,wlen,inc,fs);%計算每幀對應(yīng)的時間[voiceseg,vsl,SF,NF]=vad_ezm1(x,wlen,inc,NIS);%端點(diǎn)檢測fork=1:vsl%畫出起止點(diǎn)位置

nx1=voiceseg(k).begin;nx2=voiceseg(k).end;nxl=voiceseg(k).duration;fprintf('%4d%4d%4d%4d\n',k,nx1,nx2,nxl);line([frameTime(nx1)frameTime(nx1)],[-1.51.5],'color','k','LineStyle','-');line([frameTime(nx2)frameTime(nx2)],[-1.51.5],'color','k','LineStyle','--');end第16頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月voiceseg=1x3structarraywithfields:beginendduration>>vslvsl=3第17頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月>>SF(1:10)ans=0000000000>>SF(25:34)ans=0000111111有話幀標(biāo)記：1：有話幀，0：無話幀第18頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月>>NF(1:10)ans=1111111111>>NF(25:34)ans=1111000000無話幀標(biāo)記：1：無話幀，0：有話幀第19頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月fle=bluesky1.wav129123952131222923245377133有話段起始點(diǎn)（第29幀）有話段終止點(diǎn)（第123幀）共3段有話幀有話幀長度第20頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)設(shè)置無話段長度IS：0.2s,0.3s,0.4s,用vad_ezm1函數(shù)對bluesky1.wav（男聲：“藍(lán)天，白云，碧綠的大海”）數(shù)據(jù)進(jìn)行端點(diǎn)檢測，并比較結(jié)果第22頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2雙門限法的改進(jìn)和推廣第23頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr6_2_1clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky1.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename]%構(gòu)成路徑和文件名的字符串[xx,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件xx=xx/max(abs(xx));%幅度歸一化N=length(xx);%取信號長度time=(0:N-1)/fs;%計算時間刻度x=Gnoisegen(xx,20);%把白噪聲疊加到信號上wlen=200;inc=80;%設(shè)置幀長和幀移IS=0.25;overlap=wlen-inc;%設(shè)置前導(dǎo)無話段長度NIS=fix((IS*fs-wlen)/inc+1);%計算前導(dǎo)無話段幀數(shù)fn=fix((N-wlen)/inc)+1;%求出總幀數(shù)frameTime=frame2time(fn,wlen,inc,fs);%計算每幀對應(yīng)的時間[voiceseg,vsl,SF,NF]=vad_ezr(x,wlen,inc,NIS);%端點(diǎn)檢測第27頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%作圖subplot211;plot(time,xx,'k');holdontitle('純語音男聲“藍(lán)天，白云，碧綠的大?！辈ㄐ?);ylabel('幅值');axis([0max(time)-11]);xlabel('(a)');fork=1:vslnx1=voiceseg(k).begin;nx2=voiceseg(k).end;fprintf('%4d%4d%4d\n',k,nx1,nx2);line([frameTime(nx1)frameTime(nx1)],[-1.51.5],'color','k','LineStyle','-');line([frameTime(nx2)frameTime(nx2)],[-1.51.5],'color','k','LineStyle','--');endsubplot212;plot(time,x,'k');title('加噪語音波形(信噪比20dB)');ylabel('幅值');axis([0max(time)-11]);xlabel(['時間/s'10'(b)']);第28頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月13013021322303245370第29頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：（1）產(chǎn)生400點(diǎn)高斯分布隨機(jī)信號并求它的幅頻特性（2）產(chǎn)生400點(diǎn)均勻分布隨機(jī)信號并求它的幅頻特性第32頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%%pr5_3_1clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件s=s-mean(s);%消除直流分量s=s/max(abs(s));%幅值歸一化N=length(s);%求出數(shù)據(jù)長度time=(0:N-1)/fs;%求出時間刻度subplot411;plot(time,s,'k');%畫出純語音信號的波形圖title('純語音信號');ylabel('幅值')第35頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月SNR=[1550];%信噪比的取值區(qū)間fork=1:3snr=SNR(k);%設(shè)定信噪比

[x,noise]=Gnoisegen(s,snr);%求出相應(yīng)信噪比的高斯白噪聲，構(gòu)成帶噪語音

subplot(4,1,k+1);plot(time,x,'k');ylabel('幅值');%作圖

snr1=SNR_singlech(s,x);%計算出帶噪語音中的信噪比

fprintf('k=%4dsnr=%5.1fsnr1=%5.4f\n',k,snr,round(snr1*1e4)/1e4);title(['帶噪語音信號設(shè)定信噪比='num2str(snr)'dB計算出信噪比='...num2str(round(snr1*1e4)/1e4)'dB']);endxlabel('時間/s')第36頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月k=1snr=15.0snr1=15.0000k=2snr=5.0snr1=5.0000k=3snr=0.0snr1=0.0000第37頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月加15，5，0dB的高斯白噪聲的波形圖第38頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav

，調(diào)用Gnoisegen函數(shù)分別對語音信號加15，5，0dB的高斯白噪聲，并用SNR_singlech函數(shù)計算出信噪比第39頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例5-3-11(pr5_3_11)讀入數(shù)據(jù)文件bluesky3.wav（內(nèi)容為男聲“藍(lán)天，白云”），調(diào)用Nnoisegen函數(shù)分別對語音信號加15，5，0dB的均勻白噪聲，并用SNR_singlech函數(shù)計算出信噪比%%pr5_3_11clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件s=s-mean(s);%消除直流分量s=s/max(abs(s));%幅值歸一化N=length(s);%求出數(shù)據(jù)長度time=(0:N-1)/fs;%求出時間刻度subplot411;plot(time,s,'k');%畫出純語音信號的波形圖title('純語音信號');ylabel('幅值')第40頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月SNR=[1550];%信噪比的取值區(qū)間fork=1:3snr=SNR(k);%設(shè)定信噪比

[x,noise]=Nnoisegen(s,snr);%求出相應(yīng)信噪比的高斯白噪聲，構(gòu)成帶噪語音

subplot(4,1,k+1);plot(time,x,'k');ylabel('幅值');%作圖

snr1=SNR_singlech(s,x);%計算出帶噪語音中的信噪比

fprintf('k=%4dsnr=%5.1fsnr1=%5.4f\n',k,snr,round(snr1*1e4)/1e4);title(['帶噪語音信號設(shè)定信噪比='num2str(snr)'dB計算出信噪比='...num2str(round(snr1*1e4)/1e4)'dB']);endxlabel('時間/s')第41頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月k=1snr=15.0snr1=15.0000k=2snr=5.0snr1=5.0000k=3snr=0.0snr1=0.0000第42頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月加15，5，0dB的均勻白噪聲的波形圖第43頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav

，調(diào)用Nnoisegen函數(shù)分別對語音信號加15，5，0dB的均勻白噪聲，并用SNR_singlech函數(shù)計算出信噪比第44頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)生成疊加任意噪聲數(shù)據(jù)的帶噪語音第45頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月Add_noisedata函數(shù)清單（1）function[signal,noise]=add_noisedata(s,data,fs,fs1,snr)s=s(:);%把信號轉(zhuǎn)換成列數(shù)據(jù)s=s-mean(s);%消除直流分量sL=length(s);%求出信號的長度iffs~=fs1%若純語音信號的采樣頻率與噪聲的采樣頻率不相等

x=resample(data,fs,fs1);%對噪聲重采樣，使噪聲采樣頻率與純語音信號的采樣頻率相同elsex=data;Endx=x(:);%把噪聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成列數(shù)據(jù)x=x-mean(x);%消除直流分量xL=length(x);%求噪聲數(shù)據(jù)長度ifxL>=sL%如果噪聲數(shù)據(jù)長度與信號數(shù)據(jù)長度不等，把噪聲數(shù)據(jù)截斷或補(bǔ)足

x=x(1:sL);elsedisp('Warning:噪聲數(shù)據(jù)短于信號數(shù)據(jù)，以補(bǔ)0來補(bǔ)足！')x=[x;zeros(sL-xL,1)];end第46頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月Add_noisedata函數(shù)清單（2）Sr=snr;Es=sum(x.*x);%求出信號的能量Ev=sum(s.*s);%求出噪聲的能量a=sqrt(Ev/Es/(10^(Sr/10)));%計算出噪聲的比例因子noise=a*x;%調(diào)整噪聲的幅值signal=s+noise;%構(gòu)成帶噪語音第47頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr5_3_2clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件s=s/max(abs(s));%幅值歸一化N=length(s);%求出數(shù)據(jù)長度time=(0:N-1)/fs;%求出時間刻度subplot411;plot(time,s,'k');%畫出純語音信號的波形圖title('純語音信號');ylabel('幅值')采樣頻率8000Hz100第48頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月SNR=[50-5];%信噪比的取值區(qū)間fork=1:3snr=SNR(k);%設(shè)定信噪比

data=sin(2*pi*100*time);%產(chǎn)生一個正弦信號

[x,noise]=add_noisedata(s,data,fs,fs,snr);%按信噪比構(gòu)成正弦信號疊加到語音上

subplot(4,1,k+1);plot(time,x,'k');ylabel('幅值');%作圖

ylim([-22]);snr1=SNR_singlech(s,x);%計算出帶噪語音中的信噪比

fprintf('k=%4dsnr=%5.1fsnr1=%5.4f\n',k,snr,snr1);title(['帶噪語音信號設(shè)定信噪比='num2str(snr)'dB計算出信噪比='...num2str(round(snr1*1e4)/1e4)'dB']);endxlabel('時間/s')第49頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月k=1snr=5.0snr1=5.0000k=2snr=0.0snr1=-0.0000k=3snr=-5.0snr1=-5.0000第50頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav

，疊加一個以不同信噪比5，0，-5dB的正弦波，正弦波頻率為10Hz，采樣頻率為8000Hz。第52頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）把噪聲數(shù)據(jù)文件疊加生成任意信噪比的帶噪語音第53頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月add_noisefile函數(shù)清單（1）function[y,noise]=add_noisefile(s,filepath_name,SNR,fs)s=s(:);%把信號轉(zhuǎn)換成列數(shù)據(jù)s=s-mean(s);%消除直流分量[wavin,fs1,nbits]=wavread(filepath_name);%讀入噪聲文件的數(shù)據(jù)wavin=wavin(:);%把噪聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成列數(shù)據(jù)iffs1~=fs%純語音信號的采樣頻率與噪聲的采樣頻率不相等

wavin1=resample(wavin,fs,fs1);%對噪聲重采樣，使噪聲采樣頻率與純語音信號的采樣頻率相同elsewavin1=wavin;endwavin1=wavin1-mean(wavin1);%消除直流分量第54頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月add_noisefile函數(shù)清單（2）ns=length(s);%求出s的長度noise=wavin1(1:ns);%把噪聲長度截斷為與s等長noise=noise-mean(noise);%噪聲去除直流分量signal_power=1/ns*sum(s.*s);%求出信號的能量noise_power=1/ns*sum(noise.*noise);%求出噪聲的能量noise_variance=signal_power/(10^(SNR/10));%求出噪聲設(shè)定的方差值noise=sqrt(noise_variance/noise_power)*noise;%調(diào)整噪聲幅值y=s+noise;%構(gòu)成帶噪語音第55頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr5_3_3clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件s=s/max(abs(s));%幅值歸一化N=length(s);%求出數(shù)據(jù)長度time=(0:N-1)/fs;%求出時間刻度subplot411;plot(time,s,'k');%畫出純語音信號的波形圖title('純語音信號');ylabel('幅值')filepath_name='factory1.wav';第56頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月SNR=[50-5];%信噪比的取值區(qū)間fork=1:3snr=SNR(k);%設(shè)定信噪比

[x,noise]=add_noisefile(s,filepath_name,snr,fs);%按信噪比構(gòu)成噪聲疊加到語音上

subplot(4,1,k+1);plot(time,x,'k');ylabel('幅值');%作圖

ylim([-22]);snr1=SNR_singlech(s,x);%計算出帶噪語音中的信噪比

fprintf('k=%4dsnr=%5.1fsnr1=%5.4f\n',k,snr,snr1);title(['帶噪語音信號設(shè)定信噪比='num2str(snr)'dB計算出信噪比='...num2str(round(snr1*1e4)/1e4)'dB']);endxlabel('時間/s')

第57頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例pr5_3_3在MATLAB命令欄中輸出結(jié)果k=1snr=5.0snr1=5.0000k=2snr=0.0snr1=-0.0000k=3snr=-5.0snr1=-5.0000第58頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例pr5_3_3波形第59頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月factory1.wav波形及頻譜%pr5_3_3clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='factory1.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件subplot(211)plot(s);subplot(212)S=fft(s,1024);plot(1:512,abs(S(1:512)));第60頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月factory1.wav波形及頻譜第61頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav

，疊加噪聲文件名factory1.wav噪聲。設(shè)不同信噪比10，0，-10dB第62頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4語音信號的預(yù)處理一—消除趨勢項(xiàng)和直流分量第63頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1最小二乘法擬合趨勢項(xiàng)的原理第64頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第65頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月消除常數(shù)趨勢項(xiàng)：第66頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月消除線性趨勢項(xiàng)：第67頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月消除線性趨勢項(xiàng)：第68頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2最小二乘法擬合消除趨勢項(xiàng)的函數(shù)第69頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月程序清單function[y,xtrend]=polydetrend(x,fs,m)x=x(:);%把語音信號x轉(zhuǎn)換為列數(shù)據(jù)N=length(x);%求出x的長度t=(0:N-1)'/fs;%按x的長度和采樣頻率設(shè)置時間序列a=polyfit(t,x,m);%用最小二乘法擬合語音信號x的多項(xiàng)式系數(shù)axtrend=polyval(a,t);%用系數(shù)a和時間序列t構(gòu)成趨勢項(xiàng)y=x-xtrend;%從語音信號x中清除趨勢項(xiàng)第70頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%%pr5_4_1clearall;clc;closeall;[x,fs,nbit]=wavread('bluesky31.wav');%讀入bluesky31.wav文件t=(0:length(x)-1)/fs;%設(shè)置時間y=detrend(x);%消除線性趨勢項(xiàng)y=y/max(abs(y));%幅值歸一化subplot211;plot(t,x,'k');%畫出帶有趨勢項(xiàng)的語音信號xtitle('帶趨勢項(xiàng)的語音信號');xlabel('時間/s');ylabel('幅值');subplot212;plot(t,y,'k');%畫出消除趨勢項(xiàng)的語音信號yxlabel('時間/s');ylabel('幅值');title('消除趨勢項(xiàng)的語音信號');第71頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第72頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr5_4_2clearall;clc;closeall;[x,fs,nbit]=wavread('bluesky32.wav');%讀入bluesky32.wav文件[y,xtrend]=polydetrend(x,fs,2);%調(diào)用polydetrend消除趨勢項(xiàng)t=(0:length(x)-1)/fs;%設(shè)置時間subplot211;plot(t,x,'k');%畫出帶有趨勢項(xiàng)的語音信號xline(t,xtrend,'color',[.6.6.6],'linewidth',3);%畫出趨勢項(xiàng)曲線ylim([-1.51]);title('帶趨勢項(xiàng)的語音信號');legend('帶趨勢項(xiàng)的語音信號','趨勢項(xiàng)信號',4)xlabel('時間/s');ylabel('幅值');subplot212;plot(t,y,'k');%畫出消除趨勢項(xiàng)的語音信號yxlabel('時間/s');ylabel('幅值');title('消除趨勢項(xiàng)的語音信號');第73頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例:讀入數(shù)據(jù)文件bluesky3.wav（內(nèi)容為男聲“藍(lán)天，白云”），加入線性趨勢項(xiàng)x=0.00001+0.00002*n,并消除該趨勢項(xiàng)clearall;clc;closeall;filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件t=(0:length(s)-1)/fs;%設(shè)置時間N=length(s);n=0:N-1;x=0.00001+0.00002*n;y=x'+s;第75頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月subplot(411)plot(s);subplot(412)plot(y);y=detrend(y);%消除線性趨勢項(xiàng)y=y/max(abs(y));%幅值歸一化subplot413;plot(t,x,'k');%畫出帶有趨勢項(xiàng)的語音信號xtitle('趨勢項(xiàng)');xlabel('時間/s');ylabel('幅值');subplot414;plot(t,y,'k');%畫出消除趨勢項(xiàng)的語音信號yxlabel('時間/s');ylabel('幅值');title('消除趨勢項(xiàng)的語音信號');第76頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第77頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav

，加入多項(xiàng)式趨勢項(xiàng)x=0.00002+0.00004*n;并消除該趨勢項(xiàng)課堂練習(xí)：第78頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例:讀入數(shù)據(jù)文件bluesky3.wav（內(nèi)容為男聲“藍(lán)天，白云”），加入多項(xiàng)式趨勢項(xiàng)x=0.000001+0.000005*n+0.000000004*n.^2;并消除該趨勢項(xiàng)filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename];[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件N=length(s);n=0:N-1;x=0.000001+0.000005*n+0.000000004*n.^2;y=x'+s;subplot(411)plot(s);subplot(412)plot(y);第79頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月[y,xtrend]=polydetrend(y,fs,2);%調(diào)用polydetrend消除趨勢項(xiàng)t=(0:length(s)-1)/fs;%設(shè)置時間subplot413;plot(t,x,'k');%畫出趨勢項(xiàng)line(t,xtrend,'color',[.6.6.6],'linewidth',3);%畫出趨勢項(xiàng)曲線ylim([-1.51]);title('帶趨勢項(xiàng)的語音信號');legend('帶趨勢項(xiàng)的語音信號','趨勢項(xiàng)信號',4)xlabel('時間/s');ylabel('幅值');subplot414;plot(t,y,'k');%畫出消除趨勢項(xiàng)的語音信號yxlabel('時間/s');ylabel('幅值');title('消除趨勢項(xiàng)的語音信號');第80頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第81頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)2讀入數(shù)據(jù)文件redriver2.wav,加入多項(xiàng)式趨勢項(xiàng)x=0.000001+0.000002*n+0.000000003*n.^2;,并消除該趨勢項(xiàng)第82頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5語音信號的預(yù)處理二—數(shù)字濾波器第83頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.1IIR低通、高通、帶通和帶阻濾波器設(shè)計第84頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月1.設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%設(shè)計參數(shù)為通帶截止頻率Wp，阻帶截止Ws，通帶最大衰減Rp，阻帶最小衰減Rs的巴特沃斯濾波器。Wp,Ws為對歸一化。例如當(dāng)Wp=0.1 ，在程序中Wp=0.1。第85頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第86頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月2.IIR數(shù)字濾波器的階次選擇函數(shù)第87頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第88頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個巴特沃斯低通濾波器，它的Wp為500Hz，Ws為750Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性。clearall;clc;closeall;fp=500;fs=750;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率FsWp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=butter(n,Wn);%設(shè)計巴特沃斯型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第89頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月巴特沃斯低通濾波器幅頻特性第90頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)設(shè)計一個巴特沃斯低通濾波器，它的Wp為800Hz，Ws為1000Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=40dB,并畫出幅頻特性。第91頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個巴特沃斯帶通濾波器，它的Wp為[500Hz,1000Hz]，Ws=[250Hz,1250Hz]，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性clearall;clc;closeall;fp=[500,1000];fs=[250,1250];%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=butter(n,Wn);%設(shè)計巴特沃斯型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第92頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月巴特沃斯帶通濾波器幅頻特性第93頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個巴特沃斯帶通濾波器，它的Wp為[600Hz,900Hz]，Ws=[30Hz,1300Hz]，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=40dB,并畫出幅頻特性第94頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個巴特沃斯高通濾波器，它的Wp為1000Hz，Ws=500Hz，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性clearall;clc;closeall;fp=1000;fs=500;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=butter(n,Wn,'high');%設(shè)計巴特沃斯型高通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第95頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月巴特沃斯高通濾波器幅頻特性第96頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個巴特沃斯高通濾波器，它的Wp為800Hz，Ws=400Hz，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=30dB,并畫出幅頻特性第97頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個巴特沃斯帶阻濾波器，它的Ws為[500Hz,1000Hz]，Wp=[250Hz,1250Hz]，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性clearall;clc;closeall;fp=[250,1250];fs=[500,1000];%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=butter(n,Wn,'stop');%設(shè)計巴特沃斯型帶阻濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第98頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月巴特沃斯帶阻濾波器幅頻特性第99頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個巴特沃斯帶阻濾波器，它的Ws為[600Hz,9000Hz]，Wp=[400Hz,1300Hz]，為采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=20dB,并畫出幅頻特性第100頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個切比雪夫1型低通濾波器，它的Wp為500Hz，Ws為750Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性。clearall;clc;closeall;fp=500;fs=750;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn);%設(shè)計契比雪夫II型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第101頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月切比雪夫1型低通濾波器幅頻特性第102頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個切比雪夫1型低通濾波器，它的Wp為400Hz，Ws為800Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=45dB,并畫出幅頻特性。第103頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個切比雪夫2型低通濾波器，它的Wp為500Hz，Ws為750Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性。clearall;clc;closeall;fp=500;fs=750;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=cheby2(n,Rs,Wn);%設(shè)計契比雪夫II型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第104頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月切比雪夫2型低通濾波器幅頻特性第105頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個切比雪夫2型低通濾波器，它的Wp為400Hz，Ws為800Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=45dB,并畫出幅頻特性。第106頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計一個橢圓型低通濾波器，它的Wp為500Hz，Ws為750Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=50dB,并畫出幅頻特性。clearall;clc;closeall;fp=500;fs=750;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%設(shè)計巴特沃斯型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第107頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月橢圓型低通濾波器幅頻特性第108頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：設(shè)計一個橢圓型低通濾波器，它的Wp為400Hz，Ws為800Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=45dB,并畫出幅頻特性。第109頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%pr5_5_1clearall;clc;closeall;fp=500;fs=750;%設(shè)置濾波器的通帶和阻帶頻率Fs=8000;Fs2=Fs/2;%采樣頻率Wp=fp/Fs2;Ws=fs/Fs2;%把通帶和阻帶頻率歸一化Rp=3;Rs=50;%通帶波紋和阻帶衰減[n,Wn]=cheb2ord(Wp,Ws,Rp,Rs);%求取濾波器階數(shù)[b,a]=cheby2(n,Rs,Wn);%設(shè)計契比雪夫II型低通濾波器系數(shù)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線第110頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月filedir=[];%指定文件路徑filename='bluesky3.wav';%指定文件名fle=[filedirfilename]%構(gòu)成路徑和文件名的字符串[s,fs]=wavread(fle);%讀入數(shù)據(jù)文件s=s-mean(s);%消除直流分量s=s/max(abs(s));%幅值歸一化N=length(s);%求出信號長度t=(0:N-1)/fs;%設(shè)置時間第111頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月y=filter(b,a,s);%把語音信號通過濾波器wlen=200;inc=80;nfft=512;%設(shè)置幀長,幀移和nfft長win=hann(wlen);%設(shè)置窗函數(shù)d=stftms(s,win,nfft,inc);%原始信號的STFT變換fn=size(d,2);%獲取幀數(shù)frameTime=(((1:fn)-1)*inc+nfft/2)/Fs;%計算每幀對應(yīng)的時間--時間軸刻度W2=1+nfft/2;%計算頻率軸刻度n2=1:W2;freq=(n2-1)*Fs/nfft;d1=stftms(y,win,nfft,inc);%濾波后信號的STFT變換第112頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月%作圖figure(1)plot(w/pi*Fs2,db,'k','linewidth',2)grid;axis([04000-1005]);title('低通濾波器的幅值響應(yīng)曲線')xlabel('頻率/Hz');ylabel('幅值/dB');figure(2)subplot211;plot(t,s,'k');title('純語音信號：男聲“藍(lán)天，白云”')xlabel(['時間/s'10'(a)']);ylabel('幅值')subplot212;imagesc(frameTime,freq,abs(d(n2,:)));axisxytitle('純語音信號的語譜圖')xlabel(['時間/s'10'(b)']);ylabel('頻率/Hz')第113頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月m=256;LightYellow=[0.60.60.6];MidRed=[000];Black=[0.50.71];Colors=[LightYellow;MidRed;Black];colormap(SpecColorMap(m,Colors));figure(3)subplot211;plot(t,y,'k');title('濾波后的語音信號')xlabel(['時間/s'10'(a)']);ylabel('幅值')subplot212;imagesc(frameTime,freq,abs(d1(n2,:)));axisxytitle('濾波后語音信號的語譜圖')xlabel(['時間/s'10'(b)']);ylabel('頻率/Hz')m=256;LightYellow=[0.60.60.6];MidRed=[000];Black=[0.50.71];Colors=[LightYellow;MidRed;Black];colormap(SpecColorMap(m,Colors));ylim([01000]);第114頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第115頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第116頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第117頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：1、設(shè)計一個巴特沃斯低通濾波器，它的Wp為750Hz,Ws為1000Hz，采樣頻率fs為8000Hz，Rp和Rs分別為3dB和50dB，并對bluesky3。Wav數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。2、設(shè)計一個橢圓型低通濾波器，它的Wp為750Hz,Ws為1000Hz，采樣頻率fs為8000Hz，Rp和Rs分別為3dB和50dB，并對bluesky3。Wav數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。第118頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2FIR低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計第119頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第120頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月2.用窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器步驟第121頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第122頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第123頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月3.用窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器的方法第124頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第125頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第126頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第127頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第128頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字FIR低通濾波器,窗長N取偶數(shù)：它的Wp為500Hz，Ws為1000Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=40dB,并畫出幅頻特性。通過查表，選漢寧窗：As=40;Fs=8000;Fs2=Fs/2;%阻帶最小衰減和采樣頻率fp=500;fs=1000;%通帶阻帶頻率wp=fp/Fs2*pi;ws=fs/Fs2*pi;%轉(zhuǎn)為圓頻率deltaw=ws-wp;%求取過渡帶wc=(wp+ws)/2;%求取截止頻率N0=ceil(6.2*pi/deltaw); %按漢寧窗計算所需濾波器長度N=N0+mod(N0,2);%采用第一類偶對稱濾波，窗長N為偶數(shù)h=fir1(N-1,wc/pi,hanning(N)); %用漢寧窗計算濾波器[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h,1);%求濾波器的頻率響應(yīng)曲線plot(w*Fs2/pi,db);gridon;第129頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月第130頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)用窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字FIR低通濾波器,窗長N取偶數(shù)：它的Wp為600Hz，Ws為1100Hz，采樣頻率fs=8000Hz，Rp=3dB,Rs=42dB,并畫出幅頻特性。第131頁，課件共155頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字FIR帶通濾波器,窗長N取奇數(shù)：它的Wp為[