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1、引言- 1 -通信系统课程设计报告混响效果的设计混响效果的设计- 2 -目录摘 要- 3 -Abstract.- 4 -1.引言 - 5 - 3.设计思路.- 5 - 4.设计原理.- 7 - 4.1 混响和延时的基本原理.- 7 - 4.1.2 延时.- 8 - 4.2 离散傅立叶变换.- 8 - 4.3 滤波器设计.- 9 - 4.3.1 特殊滤波器的系统函数.- 9 - 4.3.2 滤波函数 filter- 9 - 5.设计步骤.- 9 - 5.1 读取 3s 的语音信号.- 9 - 5.2 对语音信号进行采样.- 10 - 5.3 对采样后的信号延时.- 10 - 5.4 对信号进行混
2、响.- 11 - 5.5 三种混响器的设计并对信号进行处理.- 11 - 5.5.1 无限回声混响器.- 11 - 5.5.2 多重回声混响器.- 11 - 5.5.3 全通结构的混响器.- 12 - 5.5.4 经混响器处理后信号的时域波形和频谱图.- 12 - 6. 运行结果- 12 - 6.1.原始信号时域波形和频谱图- 12 - 6.2 采样后信号的时域波形和频谱图.- 13 - 6.3 对采样后信号延时时域波形和频谱图.- 13 - 6.4 混响后时域波形和频谱图.- 14 - 6.5 原始信号时域波形及频谱图和混响后的对比.- 15 - 6.6 信号经过无限个混响器时域波形和频谱图
3、.- 16 - 6.7 信号经过多重回声混响器时域波形和频谱图.- 16 - 6.8 信号经过全通结构混响器时域波形和频谱图.- 17 - 7.总结- 18 - 参考文献.- 18 - 附录- 18 -引言- 3 -混响效果的设计摘 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的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。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形式。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为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变
4、换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是 Matlab 重要应用的领域之一。本课程设计基于 Matlab 分析 wav 声音文件频谱与声音的关系。通过采集一段声音进行频谱分析等处理，然后设计数字滤波器处理这个原始声音的 wav 文件,并比较滤波以后输出声音信号与原声音信号的异同。关键词：matlab；语音信号；延时；混响；滤波器混响效果的设计- 4 -AbstractSpeech signal processing i
5、s the study of digital signal processing technology and phonetics knowledge of the voice signal processing of the emerging discipline, is one of the core technology of the fastest growing field of scientific research. Voice transmission of information is human is the most important and effective exc
6、hange of information in the form most commonly used and most convenient.The Matlab language is a very powerful computer application software in a data analysis and processing functions, it can transform the sound files for discrete data files, and then use its powerful matrix operations capable of h
7、andling data, such as digital filtering, Fourier transform, domain and frequency domain analysis, voice playback, as well as a variety of map showing the signal processing and analysis toolkit for speech signal analysis provides a very rich feature function, the use of these features function can qu
8、ick and easily completed the speech signal processing and analysis and signal visualization, make computer interaction more convenient. The signal processing is one of the the Matlab important field of application.This course is designed based on Matlab analysis of the spectrum, the relationship bet
9、ween sound of wav sound files. Through the collection of individuals a sound spectrum analysis, processing, and then design the digital filter, the original sound wav files, and compare similarities and differences of the output audio signal with the original sound signal after the filter.Keywords :
10、matlab; voice signal; delay; reverb; filter引言- 5 -1.引言 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，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。近年来,随着计算机及大规模数字集成电路的迅速发展,语音数字信号处理得到了相应的发展。语音信号分析模拟、语音合成、语音识别等的研究已较成熟。 、各
11、种声码器、声控器、语声识别系统、语声合成器等已逐渐有商品出现。2.设计要求（1）选择录制一段语音信号作为分析对象。（2）对选择的语音进行频谱分析。（3）在时域用数字信号处理方法对信号加入三种混响，再分析其频谱。（4）并与原始信号进行对比。3.设计思路混响效果的设计- 6 -利用 Windows 下的录音机或其他软 件，录制一段语音信号，时间控制 在 3s 左右，并对录制的信号进行采 样语音信号的频谱分析，画出采 样后语音信号的时域波形和频 谱图将信号加入延时和混响，再分 析其频谱，并与原始信号频谱 进行比较设计几种特殊类型的混响器： 无限个回声混响器，多重回声 混响器，全通结构的混响器， 并画
12、出滤波器的频域响应，对 采集的语音信号进行滤波分析得到信号的频谱，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 信引言- 7 -4.设计原理 4.1 混响和延时的基本原理4.1.14.1.1 混响混响声音是通过媒质传入人的听觉器官的。媒质，既是声音的传播途径，也是声音的载体。用一个日常生活中司空见惯的例子来说，媒质，就像湖中传递波浪的湖水。在平静的湖面投人一块石子，石子击起水波，波纹越来越大，水波越传越远。这湖水，就是传播水波的媒质。声音也仿佛如此:当某一声源发音，空气中声波的震荡就会改变周围空气的静止状态，使之形成时而压缩，时而稀疏的前进波，声波就
13、这样不断地散发开去，传播声音的媒质就是空气。在闭室中，当声源发出一个声音信号(例如是一个脉冲声信号)时，位于室内任何一点的听者所接收到的声音中，应包含两部分成份，一部分是由声源直接传到听者的声音，我们称其为“直达声”。另一部分是声波传到墙壁或障碍物处反射出的声音，其中有一些被听者接收到，另外一些又会传到其它墙壁处再次发生反射，反射后的声音中又有一些被听者接收到，类似地持续下去，将听者接收到的这部分声音，统称为“反射声”。从时间上看，反射声较直达声落后(或称为延迟声)，从能量角度看，由于每经一次反射都会有部分能量被吸收，因此反射声是一系列能量逐渐衰减的延迟声。数字混响可以通过用人工创作的回音并将
14、它加入原始信号里，从而把隔音录音室里录制的声音转换为一种自然的声音形式；回音可以简单地由延迟单元产生。混响效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延时声阵列非常密集、复杂，所以模拟混响效果的程序也复杂多变。常见参数有以下几种：（1）混响时间：能逼真的模拟自然混响的数码混响器上都有一套复杂的程序，其上虽然有很多技术参数可调，然而对这些技术参数的调整都不会比原有的效果更为自然，尤其是混响时间。（2）高频滚降：此项参数用于模拟自然混响当中，空气对高频的吸收效应，以产生较为自然的混响效果。一般高频混降的可调范围为 0.11.0。此值较高时，混响效果也较接近自然混响；此值较低时，混响效果则较清澈。（3
15、）扩散度：此项参数可调整混响声阵密度的增长速度，其可调范围为 010，其值较高时，混响效果比较丰厚、温暖；其值较低时，混响效果则较空旷、冷僻。（4）预延时：自然混响声阵的建立都会延迟一段时间，预延时即为模拟次效应而设置。（5）声阵密度：此项参数可调整声阵的密度，其值较高时，混响效果较为温暖，但有明显的声染色；其值较低时，混响效果较深邃，切声染色也较弱。（6）频率调制：这是一项技术性的参数，因为电子混响的声阵密度比自然混响稀疏，混响效果的设计- 8 -为了使混响的声音比较平滑、连贯，需要对混响声阵列的延时时间进行调制。此项技术可以有效的消除延时声阵列的段裂声，可以增加混响声的柔和感。（7）调治深
16、度：指上述调频电路的调治深度。4.1.24.1.2 延时延时延时就是将音源延迟一段时间后，再欲播放的效果处理。依其延迟时间的不同，可分别产生合唱、镶边、回音等效果。当延迟时间在 335ms 之间时人耳感觉不到滞后音的存在，并且他与原音源叠加后，会因其相位干涉而产生“梳状滤波“效应，这就是镶边效果。如果延迟时间在 50ms 以上时，其延迟音就清晰可辨，此时的处理效果才是回音。回音处理一般都是用于产生简单的混响效果。延时、合唱、镶边、回音等效果的可调参数都差不多，具体有以下几项：延时时间（Dly） ，即主延时电路的延时时间调整。反馈增益（FB Gain） ，即延时反馈的增益控制。反馈高频比（Hi Ratio） ，即反馈回路上的高频衰减控制。调制频率（Freq） ，指主延时的调频周期。调制深度（Depth） ，指上述调频电路的调制深度。高频增益（HF） ，指高频均衡控制。预延时（Ini Dly） ，指主延时电路预延时时间调整。均衡频率（EQ F） ，这里的频率均衡用于音色调整，此为均衡的中点频率选择。由于延时产生的效果都比较复杂多变，如果不是效果处理专家，建议使用设备提供的预置参数，因
