利用音频做FIR滤波实验

以下命令基于 Octave，理论上可用于 MATLAB，但实际是否能正常工作未验证。Octave 是 MATLAB 的开源替代。

加载音频

使用 audioread 函数读取音频文件，Alarm01.wav 是 Windows 10 系统目录 C:\Windows\Media 下的一个音频文件。

[a, fs] = audioread('Alarm01.wav');

所读取到文件包含左声道数据和右声道数据，提取右声道数据：

r = a(:,2);

绘制波形：

t=[0:length(r)-1]*(1.0/fs);
subplot(2,2,1);
plot(t,r);

分析音频谱

对右声道音频做傅里叶变换：

x = fft(r);

绘制谱：

f=[0:length(x)-1]*(fs/length(x));
subplot(2,2,2);
plot(f(1:length(x)/2),abs(x)(1:length(x)/2));

生成滤波系数

假设要将1000Hz以上的音频过滤掉，使用 fir1 函数生成滤波系数：

b = fir1(30, 1000/fs/2);
figure 2;
freqz(b);
figure 3;
stem(b);

滤波

调用 filter 函数执行滤波：

r1 = filter(b, 1, r);
figure 1;
subplot(2,2,3);
plot(t,r);

分析滤波后的音频

再次做傅里叶变换：

x1=fft(r1);
subplot(2,2,4);
plot(f(1:length(x1)/2),abs(x1)(1:length(x1)/2));

滤波前后的谱对比

滤波前：

滤波后：

可以看到 1000Hz 以上的信号被过滤掉了。

播放音频

调用 play 播放音频，用耳朵感觉一下滤波前后的声音：

p = audioplayer(r, fs);
play(p);
p1=audioplayer(r1,fs);
play(p1);

完整的 m 文件

% 加载音频
% 使用 audioread 函数读取音频文件，Alarm01.wav 是 Windows 10 系统目录 C:\Windows\Media 下的一个音频文件。
[a, fs] = audioread('Alarm01.wav');

% 所读取到文件包含左声道数据和右声道数据，提取右声道数据：
r = a(:,2);

% 绘制波形：
t=[0:length(r)-1]*(1.0/fs);
subplot(2,2,1);
plot(t,r);

% 分析音频谱
% 对右声道音频做傅里叶变换：
x = fft(r);

% 绘制谱：
f=[0:length(x)-1]*(fs/length(x));
subplot(2,2,2);
plot(f(1:length(x)/2),abs(x)(1:length(x)/2));

% 获得滤波系数
% 假设要将1000Hz以上的音频过滤掉，使用 fir1 函数获取滤波系数：
b = fir1(30, 1000/fs/2);
figure 2;
freqz(b);
figure 3;
stem(b);

% 滤波
% 调用 filter 函数执行滤波：
r1 = filter(b, 1, r);
figure 1;
subplot(2,2,3);
plot(t,r);

% 分析滤波后的音频
% 再次做傅里叶变换：
x1=fft(r1);
subplot(2,2,4);
plot(f(1:length(x1)/2),abs(x1)(1:length(x1)/2));

% 播放音频
% 调用 play 播放音频，用耳朵感觉一下滤波前后的声音：
p = audioplayer(r, fs);
play(p);
p1=audioplayer(r1,fs);
play(p1);