语音信号处理课程设计

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1、 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。 在 Matlab 中分别设计不同形式的 FIR 数字滤波

2、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 目 录 1.设计内容及要求 2.设计目的 3.设计的原理 3.1 用窗函数法设计 FIR 滤波器 3.2 用双线性变换法法设计 IIR 滤波器 3.3 语音信号的时域及频域分析 4、设计的步骤及调试结果 4.1 语音信号 4.1.1 语音信号的采集步骤 4.1.2 语音信号的源程序 4.1.3 语音信号的调试结果 4.2 利用窗函数法设

3、计的三种滤波器 4.2.1 低通滤波器的设计 4.2.2 高通滤波器的设计 4.2.3 带通滤波器的设计 4.3 利用双线性变换法设计的三种滤波器 4.3.1 低通滤波器的设计 4.3.2 高通滤波器的设计 4.3.3 带通滤波器的设计 5、滤波器的性能比较及语音分析 6.MATLAB 的界面设计 7.总结 1、设计内容及要求 根据课程设计中的要求可以知道，我们所需要的内容如下： （1）获取离散时间语音信号、画其时域波形和频谱图； （2）设计高通、低通和带通三种滤波器。在设计的过程中，可先应用 fir1 利用窗函数法设计 FIR 滤波器。再应用 butter 或 cheby1 或 ellip

4、函数利用双线性 变换法设计 IIR 滤波器，并要求利用 fregz 函数画出所设计各滤波器的频率响应。 比较各滤波器的性能。 （3）用滤波器对信号进行滤波。要求比较滤波前后语音信号的时域波形和 频谱，要求在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的时域波形和频谱。 （4）回放滤波后语音信号。要求感觉并说明滤波前后语音信号的变化。 （5）设计系统界面。要求利用 MATLAB 进行图形用户界面的设计。在所设计的系统 界面上可以选择信号，选择滤波器的类型，输入滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，显 示滤波器加入信号后相应的时域响应等。 （界面的设计也可只实现其中几项选择） 。 2、设计的目的 数字信号处理的

5、两大重要应用是谱分析和数字滤波， 本课题要求对两者综合 应用. 实现对语言信号分析与处理。学习通过理论推导得出相应结论，再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现的方法。 3、设计的原理 语音信号是一种非平稳的时变信号，它带着各种信息。在语音编码、语音合 成、 语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。 语音信号分析的目的就在于方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。 语音 信号处理可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法，直 接对语音信号的时域波形进行分析，崎岖的特征参数主要有语音的短时能量，短 时平均过零率，短时自相关函数等。 3.1 用窗函数法设计 FIR 滤波器 根据过渡带宽及阻带衰减要求，选择窗函数的类型并估计窗口长度 N（或阶 数 M=N-1） ，窗函数类型可根据最小阻带衰减 As 独立选择，因为窗口长度 N 对最 小阻带衰减 As 没有影响，在确