基于.matlab的語音信號處理

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1、數(shù)字信號處理設(shè)計報告題目：基于Matlab的語音信號處理系別信息工程學院專業(yè)班級通信工程1342學生姓名范泉指導教師吉李滿提交日期2016年6月10日摘要數(shù)字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。因此在進行數(shù)字信號處理之前需要將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。而數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。數(shù)字信號處理的算法需要利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗

2、干擾強、設(shè)備尺寸小、造價低、速度快等突出優(yōu)點，這些都是模擬信號處理技術(shù)與設(shè)備所無法比擬的。?本設(shè)計的具體內(nèi)容是基于MATLAB的語音信號處理，核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號在數(shù)字域和頻域都實現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計算機處理離散信號。然后添加噪聲信號，選用合適的濾波器對噪聲信號進行濾除，使數(shù)字信號處理從理論走向?qū)嵱谩?MATLAB功能強大，可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號

3、檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。用MATLAB來解算問題要比用其他語言簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++?，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。??關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器;離散傅立葉變換;MATLAB目錄第一章緒論11.1課題研究的目的11.

4、2課題研究的意義和現(xiàn)狀11.2.1課題研究的意義11.2.2課題研究的現(xiàn)狀1第二章課題研究方案的確定32.1概要設(shè)計32.1.1主要工作32.1.2研究步驟32.2方案選擇32.2.1運行的環(huán)境32.2.2總體方案4第三章課題研究內(nèi)容53.1Matlab簡單介紹53.2語音信號的采樣理論依據(jù)53.2.1采樣頻率53.2.2采樣位數(shù)53.2.3采樣定理63.3語音信號的采集63.4設(shè)計數(shù)字濾波器63.4.1數(shù)字濾波器設(shè)計的基本思路63.4.2IIR數(shù)字濾波器概述63.4.3FIR數(shù)字濾波器概述73.4.4

5、FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器比較73.4.5低通高通及帶通濾波器73.5程序流程圖8第四章軟件仿真調(diào)試結(jié)果分析94.1語音信號的時頻分析94.2語音信號加噪與頻譜分析104.3濾波器的設(shè)計124.3.1設(shè)計FIR濾波器124.3.2設(shè)計IIR濾波器124.3.3雙線性變換法和窗函數(shù)法124.4驗證所設(shè)計的濾波器134.5濾波15第五章GUI界面175.1GUI界面概述175.2創(chuàng)建GUI界面17第六章總結(jié)與展望20參考文獻21附錄I設(shè)計FIR和IIR數(shù)字濾波器1附錄II比較濾波前后語音信號的波形及

6、頻譜7附錄III源程序代碼16第一章緒論1.1課題研究的目的1.學會MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計方法。2.掌握在Windows環(huán)境下語音信號采集的方法。3.掌握數(shù)字信號處理的基本概念、基本理論和基本方法。4.掌握MATLAB設(shè)計數(shù)字濾波器的方法并會對信號進行分析和處理。1.2課題研究的意義和現(xiàn)狀1.2.1課題研究的意義語音信號的采集與分析技術(shù)是一門涉及面很廣的交叉科學，它的應用和發(fā)展與語音學、聲音測量學、電子測量技術(shù)以及數(shù)字信號處理等學科緊密聯(lián)系，語音是人類獲取信息的重要來源和利用信息

7、的重要手段。在信號傳輸過程中，由于實驗條件或各種其他主觀或客觀條件的原因，語音處理系統(tǒng)都不可避免地要受到各種噪聲的干擾。噪聲不但降低了語音質(zhì)量和語音的可懂度，而且還將導致系統(tǒng)性能的急劇惡化，嚴重時使整個系統(tǒng)無法正常工作。?MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了

8、一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。其強大的數(shù)據(jù)處理能力可以極大程度上削弱噪聲影響，還原出真實的語音信號。1.2.2課題研究的現(xiàn)狀MATLAB是Matrix?Laboratory（矩陣實驗室）的縮寫，是MathWorks推出的一套高性能可視化軟件，它集數(shù)值分析，矩陣運算，函數(shù)生成，信號處理，圖像處理，建模與仿真等諸多功能于一體，為使用者提供