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目 录 1 技术要求 - 1 - 2 基本原理 - 1 - 2.1 语音信号时域波形和频谱特性 - 1 - 2.2 窗函数法和双线性变换法 - 2 - 2.2.1 窗函数法的设计步骤 - 2 - 2.2.2 双线性变换法 - 2 - 2.3 GUI 界面设计和MATLAB 编程 - 3 - 2.3.1 GUI 界面 - 3 - 2.3.2 MATLAB 编程 - 3 - 3 建立模型描述 - 3 - 3.1 系统模型描述 - 3 - 3.1.1 实时语音信号的采集和保存 - 4 - 3.1.2 语音信号分析 - 5 - 3.1.3 分析结果的动态输出 - 5 - 3.2 系统模型建立 - 6 - 3.2.1 GUI 界面设计 - 6 - 4 程序流程图 - 8 - 5 源程序代码 - 9 - 6 调试过程及结论 - 14 - 7 心得体会 - 20 - 8 思考题 - 21 - 9 参考文献 - 22 - 武汉理工大学《专业课程设计3 （数字信号处理）》课程设计说明书 语音信号处理的设计 1 技术要求 录制一段个人的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波 形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器，并画出 滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的 时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；最后， 设计一个信号处理系统界面。 2 基本原理 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 处理的目的是要得到某些语音特征参数以便高效地传输或存储；或者通过某种运算以达到 某种用途的要求，例如人工合成语音、辨别出说话者、识别出讲话的内容等。本次课程设 计涉及到语音信号的时域波形和频谱特性，窗函数法和双线性变换法，以及GUI 界面设计 和MATLAB 编程等方面的理论知识，下面从这几方面进行简单的介绍。 2.1 语音信号时域波形和频谱特性 在时域里，语音信号可以直接用他的时间波形表示出来，通过观察时间波形可以看出 语音信号的一些重要特性。语音信号是一个随机非平稳过程，具有短时平稳性，一般认为 在10-30ms 内语音信号特性基本是不变的，或者变化很缓慢。 语音信号是时变信号，所以其频谱也是随时间变化的。但是由于语音信号随时间变化 是很缓慢的，因而在一段时间内（如10-30ms 之间，即所谓的一帧之内）可以认为其频谱 是固定不变的，这种频谱又称为短时谱。 本次课程设计主要工作是设计滤波器实现对语音信号的滤波，并观察滤波前后信号的 时域和频谱变化，为了简化处理，不对语音信号进行加窗分帧处理，而仅利用傅里叶变换 （FFT ）代替短时傅里叶变换（STFT ）。 - 1 - 武汉理工大学《专业课程设计3 （数字信号处理）》课程设计说明书 2.2 窗函数法和双线性变换法 2.2.1 窗函数法的设计步骤 窗函数法设计FIR 滤波器的主要步骤如下： jw （1）给出希望设计的滤波器的频率频率响应H (e ) ； d （2 ）根据允许的过渡带宽度及阻带衰减，初步选定窗函