语音信号处理gui工具箱设计

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1、吉林工程技术师范学院DSP 语音信号处理课程设计 报告书设计内容： 语音信号处理 GUI 工具箱设计 专 业： 电子信息 班级： 0742 学生姓名： 陈阳 学号： 29 指导教师： 李悦 刘银辉 信息工程学院摘要语音信号处理是研究数字信号要处理技术和语音信号进行处理的一门学科，是一门新型的学科，是在多们学科基础上发展起来的综合性技术，它设计到数字信号处理、模式识别、语言学、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。处理的目的是要得到一些语音参一以便高效地传输或储存;或者是通过处理的某种运算以达到某种用途的要求。语音信号处理又是一门新兴的边缘学科。如上所述，它是“语言语

2、音学”与“数字信号处理”两个学科相结合的产物。语音信号处理属于信息科学的一个重要分支，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动了这一技术的发展。在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统的磁带语音录放系统因体积大、使用不便、放音不清晰而受到了巨大挑战。本课题组提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统，可以有效的解决传统的语音录放系统在电子与信息处理的使用中受到的限制。本文提出了语音信号处理课程建设的实验环节中的一些考虑,作为专业课程的学习,实验内容不能仅仅停留在验证性实验上,还应增加实验延伸的设计要求,使学生加深对理论分析认识的同时,强调培养学生的实际动手能力和知识综合

3、运用能力。从而提高语音信号的教学和实验的质量。实验内容采用 MATLAB 编程实现,不仅易于语音信号处理的实现,更易引导学生完成实验延伸的设计。关键字：MATLAB 软件 语音信号处理 实验设计目 录摘 要 .第一章 绪论 .11.1 选题背景.11.2 课题任务.11.3 课题意义.1第二章 理论基础及系统要求 .22.1 引言.22.2 课程设计基本要求.22.3 系统基本原理.2第三章 设计方案论证 .33.1 设计理论依据.3第四章 图形用户界面设计 .44.1 图形用户界面概念 .44.2 用户界面设计 .4第五章 课程设计的软件实现 .85.1 部分函数语法格 .85.2 语音信号

4、处理的相关函数 .85.3 GUI 实验箱操作界面设计.14第六章 心得体会.15附录源代码.13参考文献.1第一章 绪论1.1 选题背景在我们的现实生活中从磁带、录像带到 CD、VCD、DVD；从黑白电视机、彩色电视机、高清晰度电视机（HDTV）到具有数字信号处理功能的电视机；从留声机、录音机到语音信箱；现在正处在模拟信息到数字信息的变革之中，传统的磁带语音录放系统因其体积大，使用不便，在电子与信息处理的使用中受到许多限制。虽然，目前广播电视系统尚未实现真正的数字化，相信在不久的将来，真正的数字电视机、数字收音机、数字收录机将进入家庭。所以，研究音频信号的数字化存储、处理和回放系统有着很重要

5、的现实意义。通过设计语音信号实验箱可以对语音信号实现各种形式的变换，因此学会对语音信号的处理，也可自行研究将此语音处理技术应用到现实生活中。1.2 课题任务本实验任务所提出的语音信号处理实验箱系统，其基本原理是对语音的录音和放音进行数字化控制.其中，关键技术在于：为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放是再进行解压缩；同时，对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰，从而确保了语音回放的可靠质量.通过设计一个 GUI 实验箱，并添加相应的控制控件，添加一个声音文件，通过MATLAB 编程，使其通过各种按钮实现语音信号处理的各种功能，最后

6、做成一个完整的语音信号处理实验箱。1.3 课题意义：语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，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来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。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，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域行业涉及面很广的交叉学科。第二章 理论基础及系统要求2.1 引言目前，随着数字化信号处理技

7、术的不断提高，单片机，数字信号处理器以及语音处理大规模集成电路的进步，语音合成，语音识别，语音存储和回放技术的应用越来越广泛.本文提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代传统的语音录放系统.2.2 课程设计基本要求（1）学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法；（2）掌握在 windows 环境下语音信号采集的方法；（3）掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法；（4）掌握 MATLAB 设计的方法；（5）学会用 MATLAB 对信号进行分析和处理。2.3 系统基本原理语音采集原理是，人耳能听到的声音是一种频率范围为 20Hz20kHz，而一般

8、语音频率最高为 3.4kHz.语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号，然后再转换成数字量的全过程.本次设计的基本原理是对语音的录音和放音进行数字化控制.其中，关键技术在于：为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放是再进行解压缩；同时，对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰，从而确保了语音回放的可靠质量.通过设计一个 GUI 实验箱，并添加相应的控制控件，添加一个声音文件，通过MATLAB 编程，使其通过各种按钮实现语音信号处理的各种功能，最后做成一个完整的语音信号处理实验箱。第三章 设计方案论证

9、3.1 设计理论依据3.1.1 采样定理：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率 fs.max 大于信号中，最高频率fmax 的 2 倍时，则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的 5-10 倍；采样定理又称乃奎斯特定理。3.1.2 采样频率：采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调、衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也就越精确，采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率

10、的2 倍的时候，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音，这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。3.1.3 采样位数与采样频率采样位数即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时候使用数字声音信号的二进制为数。采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。采样位数和采样频率对于音频接口来说是最为重要的两个基本指标，也是选择音频接口的两个重要标准。无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。每增加一个采样位数相当于力度范围增加了 6dB。采样位数越多则捕捉到的信号越精确。

11、对于采样率来说你可以想象它类似一个照相机。显然采样率越高，计算机提取的图片越多，对于原始 的还原也越加精确。第四章 图形用户界面设计4.1 图形用户界面概念图形用户界面或图形用户接口是指采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说更为简便易用。GUI 是 MATLAB 提供的图形用户界面开发环境，提供了一系列用于创建图形用户界面的工具，从而简化界面布局和编程工作。4.2 用户界面设计4.2.1 GUI 设计模板在 MATLAB 主窗口中，选择 File 菜单中的 New 菜单项，再选择其中的 GUI 命令，就会显示图形用户界面的设计模板。MATLAB 为 GUI 设计一共准备了四个模板，分别是 Blank GUI、GUI with Uicontrols、GUI with Axes and Menu、Modal Question Dialog。当用户选择不同的模板时，在 GUI