信号处理——MATLAB音频信号加噪、滤波_matlab音频信号处理

很抱歉大家最近经常有朋友私信问我关于这篇信号处理的一些问题因为最近比较忙所以没能一一回复给大家说句抱歉希望那些给我私信的人可以看到。
大家问的问题大多是运行了我笔记上的代码但是结果不太好可能是因为之前编辑错误所以笔记上的代码出现问题在此向大家提供源码与音频有需要的同学可以自取

链接如下
https://download.csdn.net/download/zsisinterested/87222376

一、前言

之前一直对硬件上的内容比较关注但是可能是因为硬件方面的东西可能真的是比较杂而且需要渗透的东西太多了所以学习进展比较缓慢。

因为也很少有单纯的硬件学习研究总是会伴随着各种理论需要硬件做支撑所以还是想要慢慢接触理论学习。但是之前总找不到切入点不知道从哪里开始就一直拖着。最近稍微接触了一点信号处理就用这个当作切入点开始接触理论学习。

二、信号分析及加噪

信号处理选用了matlab做工具选了一个最简单的语音信号处理方式用MATLAB先对原语音信号添加一个正弦噪声在通过合适的滤波器去除噪声。

原语音信号需要自己录制一段或者找一段简短的音频然后先对原语音信号进行分析。原语音信号尽量频率成分少一点因为是初学所以目的在于对信号处理有一个大概的了解复杂的可以留待以后深入学习在做研究。

原语音信号做成.mp4或者.wav格式都可以尽量做单声道的信号方便分析。如果录制时候是双声道为了方便就在处理时候选取单声道处理。

clc;clear
[x,Fs]=audioread('E:\test\tests.wav'); %读文件
N=length(x);
X=fft(x,N); %做傅里叶变换
k=0:N-1;
D=Fs/N;%计算频率分辨率
stem(k*D,abs(X),'Marker','none');
axis([0,4000,0,150])

用傅里叶变换可以看一下语音信号的频谱由于人声的频率比较低所以频率大多都集中在低频段得到这个信息就得考虑一下需要如果有噪声的话需要用什么样的滤波器。

下面对这个语音信号加上噪音噪音采用正弦波 0.01* sin(2* pi* f) 函数频率为1800HZ加上噪声以后再对信号频谱观察

f=1800;
noise=0.01*sin(2*pi*f*k/Fs);
noise=noise'
xa=x+noise;  
Xa=fft(xa,N);
stem(k*D,abs(Xa),'Marker','none');
axis([0,4000,0,150])

对信号进行分析得到频谱

可以很明显的看到在1800HZ左右出现一个信号幅度这个就是我们添加的噪音。但是真实的信号处理应该的有用信号的频带比较宽而噪声的频带也会和有用信号更加的接近或者说更复杂。

三、滤波去噪

对带有噪声的信号进行处理一般选用合适的滤波器对信号进行过滤根据频率滤除噪声。上面可以看到有用信号大部分都在1500HZ频段以下而噪声在1800所以就可以选用带阻滤波器对信号进行处理。
低通滤波器可以只过滤掉1800HZ的信号留下其他信号。

先设计一个巴特沃斯带阻滤波器

Fs=8000; %采样频率
fp1=1500;fp2=2100;
fs1=1750;fs2=1850;
wp1=fp1/Fs*2*pi;   wp2=fp2/Fs*2*pi;   %通带截止频率
wp=[wp1,wp2];
ws1=fs1/Fs*2*pi;   ws2=fs2/Fs*2*pi;   %阻带截止频率
ws=[ws1,ws2];
Rp=1;As=30;         
[n,wc]=buttord(wp/pi,ws/pi,Rp,As) 
[b,a]=butter(n,wc,'stop') %求数字带阻滤波器系数
[H,w]=freqz(b,a);   
dbH=20*log10(abs(H)/max(abs(H))); 
plot(w/2/pi*Fs,dbH,'r'); 
axis([0,4000,-40,2]);

整个程序可以画出来滤波器的样子但实际用到的时候只需要用到里面的b、a参数也就是滤波器系统函数的系数只需要用filter( )函数设定滤波器系数就可以了。

可以看到滤波器的样子

使用该滤波器对信号进行滤波xa为叠加过噪声的信号进行滤波以后可以在通过傅里叶变换观察一下频谱

y=filter(b,a,xa);
Y=fft(y,N);
stem(k*D,abs(Y),'Marker','none');
axis([0,4000,0,150])

频谱如下
可以明显看到1800HZ的频率被抑制

最后通过对比频谱图观察一下整个滤波过程

四、总结

很久没有写过博客了之前总想着切入信号处理方面或者其他理论方面结果总是找不到切入点硬件方面因为太复杂进度又比较慢所以这么长时间几乎没什么进展。只是趁着最近学习数字信号处理正好找到一个切入点以后可能也会多多的注意这个方面。当然硬件学习也会一直持续下去。

【注】 个人学习笔记请不吝赐教