数字信号处理：通过matlab实现录制一段语音信号并绘制时域图形

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数字信号处理：通过matlab实现录制一段语音信号并绘制时域图形

2024-07-14 10:11| 来源: 网络整理| 查看: 265

一.主要功能：

（1）使用 matlab 录制一段语音信号并绘制时域图形；

（2）用 fft 函数及其它相关函数绘制该信号的频谱；

（3）设计滤波器，分别提取该信号的高频、低频分量，并用多种函数将不同频率分量恢复为语音信号，播放并与原始信号作比较。分析语音信号中高、低频分量的特点。

二. 主要代码：

% 录制语音 duration = 5; % 录音时长（秒） fs = 44100; % 采样率（Hz） recObj = audiorecorder(fs, 16, 1); % 创建录音对象 disp('开始录音...'); recordblocking(recObj, duration); % 录制指定时长的语音 disp('录音结束.'); % 获取录制的语音数据 data = getaudiodata(recObj); % 获取录制的音频数据 % 生成时间轴 time = (0:length(data)-1) / fs; % 根据采样率计算时间轴 % 绘制时域图像 figure; subplot(2, 1, 1); plot(time, data); xlabel('时间 (秒)'); ylabel('幅度'); title('录制的语音信号时域图像'); % 计算语音信号的频谱 n = length(data); frequencies = (0:n-1) * (fs / n); % 计算频率轴 transformed_data = fft(data) / n; % 执行FFT % 只取频谱的前一半（单边频谱） half_n = floor(n / 2); transformed_data = transformed_data(1:half_n); frequencies = frequencies(1:half_n); % 绘制频谱图 subplot(2, 1, 2); plot(frequencies, abs(transformed_data)); xlabel('频率 (Hz)'); ylabel('幅度'); title('录制的语音信号频谱图'); % 设计低通和高通滤波器 cutoff_low = 2000; % 低通滤波器截止频率（Hz） cutoff_high = 4000; % 高通滤波器截止频率（Hz） [b_low, a_low] = butter(6, cutoff_low/(fs/2), 'low'); % 6阶巴特沃斯低通滤波器设计 [b_high, a_high] = butter(6, cutoff_high/(fs/2), 'high'); % 6阶巴特沃斯高通滤波器设计 % 应用低通和高通滤波器 filtered_low = filter(b_low, a_low, data); % 低频分量 filtered_high = filter(b_high, a_high, data); % 高频分量 % 使用逆变换将低频和高频分量还原为语音信号 reconstructed_low = ifft(fftshift(fft(filtered_low))); % 还原低频分量 reconstructed_high = ifft(fftshift(fft(filtered_high))); % 还原高频分量 % 播放低频和高频分量重建的语音信号并与原始信号进行比较 sound(data, fs); % 播放原始语音信号 pause(duration + 1); % 等待播放完成 sound(real(reconstructed_low), fs); % 播放低频分量 pause(duration + 1); % 等待播放完成 sound(real(reconstructed_high), fs); % 播放高频分量 pause(duration + 1); % 等待播放完成 % 绘制重建信号的时域图像 figure; subplot(2, 1, 1); plot(time, real(reconstructed_low)); xlabel('时间 (秒)'); ylabel('幅度'); title('重建的低频分量时域图像'); subplot(2, 1, 2); plot(time, real(reconstructed_high)); xlabel('时间 (秒)'); ylabel('幅度'); title('重建的高频分量时域图像');

三. 功能实现：

首先进行一段10秒钟的录音（可自行更改时间）

声音信号由系统麦克风进行采集（本实验采用周杰伦青花瓷副歌部分第一句）

采集后首先记录录制语音信号的时域图像和录制的信号频谱图

如下图所示：