语音信号处理及MATLAB实现课程设计

语音信号处理及MATLAB实现-数字信号处理 课程设计

目 录

摘 要 ................................................................... Ⅰ 1. 设计原理 .............................................................. 1 1.1 设计的目的及要求 ................................................. 1 1.2 课题的研究意义 .................................................. 1 2. 设计原理 .............................................................. 2

2.1 采样频率 ........................................................... 2

2.2 采样位数 ............................................................ 2 2.3 采样定理 ............................................................ 2 2.4 时域信号的FFT分析 .................................................. 2 2.5 数字滤波器设计原理和方法 ............................................ 3 2.6 各种不同类型滤波器的性能比较 ........................................ 3 3. 设计内容 ............................................................. 4 3.1语音信号的录入与提取 ............................................... 4 3.2 加噪处理（高频噪音） ................................................ 6 3.3 设计窗函数带阻滤波器 ................................................ 8 3.4 滤波处理 ............................................................ 9 3.5 加躁处理（低频噪音） ............................................... 11 3.6 设计椭圆函数高通滤波器滤波处理 ..................................... 13 总 结 ................................................................... 16 致 谢 ................................................................... 17 参考文献 ................................................................ 17 附录 .................................................................... 18

语音信号处理及MATLAB实现-数字信号处理 课程设计

摘 要

语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。

Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。

本实验设计用电脑自带的录音机采集了一段语音，对其进行了时域分析，频谱分析,分析语音信号的特性。并应用matlab平台对语音信号加入了不同的噪声，进一步用窗函数法，椭圆函数法分别设计了一个带阻滤波器和一个高通滤波器，然后对加噪的语音信号进行滤波处理。最后对比滤波前后的语音信号的时域和频域特性，回放加噪语音信号和去噪语音信号。对比研究处理前和处理后的声音的不同。

【关键词】 语音信号；频域特性; 时域特性; 滤波器

语音信号处理及MATLAB实现-数字信号处理 课程设计

1.设计目的和要求

1.1 设计目的及要求

本次课程设计要求利用MATLAB对语音信号进行处理和分析，要求学生采集语音信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析，并对速配采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪音，恢复信号。

1.2 课题的研究意义

语言是我们人类所特有的功能，它是传承和记载人类几千年文明史，没有语言就没有我们今天人类的文明。语音是语言最基本的表现形式，是相互传递信息最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。

语音信号处理属于信息科学的一个重要分支，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动了这一技术的发展；它是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门新兴学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科，因此我们进行语言信号处理具有时代的意义。

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2.设计原理

2.1 采样频率

采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。

2.2 采样位数

采样位数即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。

采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标，也是选择音频接口的两个重要标准。无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。

2.3 采样定理

在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率最大值大于信号中最高频率fmax的2.56倍时，即：fs.max>=2.56fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息.

2.4 时域信号的FFT分析

FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。

在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。函数FFT用于序列快速傅立叶变换，其调用格式为y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以为一向量或矩阵，若x为一向量，y是x的FFT且和x相同长度；若x为一矩阵，则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。如果x长度是2的幂次方，函数fft

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执行高速基－2FFT算法，否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换算法，计算速度较慢。函数FFT的另一种调用格式为y=fft(x,N)，式中，x，y意义同前，N为正整数。函数执行N点的FFT，若x为向量且长度小于N，则函数将x补零至长度N；若向量x的长度大于N，则函数截短x使之长度为N；若x 为矩阵，按相同方法对x进行处理。

2.5 数字滤波器的设计原理和方法

数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。在信 …… 此处隐藏：3715字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……