MATLAB语音信号分析和处理.docVIP

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年春季学期 信号处理课程设计 题 目： 基于MATLAB的语音信号的分析与处理 专业班级： 通信工程(1)班 姓 名： 陈天荣 学 号： 指导教师： 陈海燕 成 绩： 目录 摘要 1 一、前言 2 1.1课题的研究意义 2 1.2设计任务 2 二、 基本原理 3 2.1 语音信号概述 3 2.2数字滤波器原理 3 2.2.1数字滤波器的概念 3 2.2.2数字滤波器的分类 3 2.2.3数字滤波器概述 4 三、 总体设计思想 5 3.1 语音信号的采集 5 3.2 语音信号处理工具的选择 5 3.3 数字滤波器的设计 6 四、语音信号分析和滤波处理 8 4.1语音信号的采集 8 4.2 语音信号的读入与打开 8 4.3语言信号处理 9 4.3.1语音信号分析 9 4.3.2含噪语音信号的合成 11 4.4滤波器的设计 15 4.4.1双线性变换法设计了低通IIR滤波器对加噪语音信号进行滤波 15 4.4.3 基于窗函数法的FIR滤器波 22 总结 30 参考文献 32 致谢 33 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。 本设计用微软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，进一步用双线性变换法设计了一个的低通IIR滤波器和用窗函数法设计了FIR低通滤波器，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，对比研究了低通IIR滤波器和低通FIR滤波器在信号处理尤其是信号滤波去噪方面的特性和应用。设计从理论和实践上比较不同数字滤波器的滤波效果。 【关键词一、前言 1.1课题的研究意义 信号处理是一门比较实用的通信工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。 信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科 1.2设计任务 本次设计主要是利用MATLAB对语音信号进行分析和处理。具体来说，是在采集语音信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析，并对所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声(低通和窗口函数滤波器)，恢复原信号。把原始语音信号、加噪语音信号和滤波后的信号进行时域变换和频域变换，画出它们的时域波形和频域波形图，从视觉角度比较分析滤波的效果。也可将这3类信号进行播放从听觉角度感受滤波的效果。 二、 基本原理 2.1 语音信号概述 语言在人类的的智能组成中充当着很重要的角色，人与人之间的交流和沟通大部分是通过语言的方式有效的完成。人类用语言交流的过程可以看成是一个复杂的通信过程，为了获取便于分析和处理的语音信源，必须将在空气中传播的声波转变为包含语音信息并且记载着声波物理性质的模拟（或数字）电信号，即语音信号，因此语音信号就成为语音的表现形式或载体。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理是建立在语音学和数字信号处理基础之上的，对语音信号模型进行分析、存储、传输、识别和合成等方面的一门综合性学科，它综合了声学、语