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基于MATLAB的语音信号FIR数字的滤波处理 电子信息工程 09 级 2 班 指导老师：郭淑婷 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学科，是目前发展最为迅速的学科之一，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手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 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成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求自己录制一段自己的语音后，在MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图。再在Matlab中分别设计不同形式的FIR数字滤波器。之后对采集的语音信号经过不同的滤波器（低通、高通、带通）后，观察不同的波形，并进行时域和频谱的分析。对比处理前后的时域图和频谱图，分析各种滤波器对于语音信号的影响。最后分别收听进行滤波后的语音信号效果，做到了解在怎么样的情况下该用怎么样的滤波器。 关键词：MATLAB，语音信号，FIR滤波，窗函数。 目录 1. 绪论 3 1.1 设计内容： 3 1.2 设计概述 3 2. 设计原理 4 2.1 语音信号的时域分析 4 2.2 语音信号的频域分析 4 3. 设计过程及结果 5 3.1 原语音信号的提取和加噪 5 3.2 低通滤波器设计 8 3.3 高通滤波器设计 10 3.4 带通滤波器设计 12 3.5 结果分析及遇到问题 14 4. 总结 15 参考文献： 17 1. 绪论 1.1 设计内容： 1．首先录制好一段自己的语音。 2．给录制好的语音信号加入随机噪音。 2．用Matlab分别设计好3种类型的滤波器（指标自己确定）：低通型、高通型、带通型。 3．用Matlab将加噪语音信号进行采样，并分别将其通过所设计的3种滤波器。 4．用Matlab自带的语音返回函数收听滤波后的语音信号，分析并比较其与原语音信号的差异。 1.2 设计概述 本设计中，我们通过Matlab对语音信号进行各种处理，通过加噪处理然后再对含噪音的信号进行滤波，分析不同滤波器滤波后的结果，通过滤波前后的频谱图像和滤波后的语音信号找到最合适的滤波处理方式。熟悉各种滤波器的使用环境。 2. 设计原理 2.1 语音信号的时域分析 信号提取：通过图形用户界面上的菜单功能按键采集电脑上的一段音频信号，完成音频信号的频率，幅度等信息的提取，并得到该语音信号的波形图。 信号调整：在设计的用户图形界面下对输入的音频信号进行各种变化，如变化幅度、改变频率等操作，以实现对语音信号的调整。 语音信号的频域分析 信号的傅里叶表示在信号的分析和处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅里叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅里叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明信号的各项红物理现象。 由于语音信号时随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。身份到系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅里叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采用短时分析法。 1.信号变换：在用户图形界面西啊对采集的语音信号进行Fourier等变换，并画出变换前后的频谱图和倒谱图。 2.信号滤波：滤除语音信号中的噪音部分，可以采用抵用滤波、高通滤波、带通滤波，并比较各种滤波后的效果。 3. 设计过程及结果 3.1 原语音信号的提取和加噪 [x1,fs,dits]=wavread(gaoqiang.wav); %sound(x1,fs,dits); f=fs*(0:511)/1024; t=0:1/fs:(size(x1)-1)/fs; a=0.03*randn(1,length(x1)); x2=x1+a; %sound(x2,fs,dits);%播放加噪声后的语音信号 figure(1); plot(x1);%做原始语音信号的时域图形 title(原始语音信号); xlabel(时间 t); ylabel(音量 n); figure(2); plot(x2);%做加噪后语音信号的时域图形 title(加噪语音信号); xlabel(时间 t); ylabel(音量 n); figure(3); y1=fft(x2);%做length(x1)点的FFT y1=fftshift(y1); %平移，是频率中心为0 derta_