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1、Matlab 语音信号处理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
2、。信号处理是 Matlab 重要应用的领域之一。本设计通过下载一段语音，对其进行了时域分析，频谱分析,分析语音信号的特性。并应用matlab 平台对语音信号除去噪声，进一步设计三种滤波器即高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器，基于洪泽三种滤波器设计原理，用窗函数法设计出这三种滤波器，然后含加噪的语音信号进行滤波处理。最后对比滤波前后的语音信号的时域和频域特性，回放含噪语音信号和去噪语音信号，对比研究了 IIR 滤波器和 FIR 滤波器在信号处理尤其是信号滤波去噪方面的特性和应用。论文从理论和实践上比较不同数字滤波器的滤波效果。关键字：关键字：Matlab；语音信号；信号处理；傅里叶变换；滤波器T
3、he Design of Analysis Voice SignalAbstractSpeech signal processing is to study the use of digital signal processing technology and knowledge of the voice signal voice processing of the emerging discipline is the fastest growing areas of information science one of the core technology. Transmission of
4、 information through the voice of humanitys most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of informationMatlab language is a data analysis and processing functions are very powerful computer application software, sound files which can be transformed into discrete
5、data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis pro
6、vides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features complete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes computer interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application.The design of
7、 mobile phone collection a noisy speech, has carried on the analysis in time domain, frequency spectrum analysis, analysis of the characteristics of speech signal. And application of the MATLAB platform to the voice signal to remove noise, the further design of three kinds of filter is a high-pass f
8、ilter, low-pass filter, bandpass filter, based on the Hongze three kinds of filter design, window function method to design the three kinds of filter, and then with the original speech signal filtering. Finally the comparison before and after filtering the speech signal in time domain and frequency
9、domain, the playback noise speech signal denoising and the voice signal, a comparative study of the IIR filter and a FIR filter in signal processing especially for signal denoising in terms of the characteristics and application of. The theory and practice from the comparison of different digital fi
10、ltering effect.Keywords: Matlab; speech signal; signal processing; FFT; filter目录摘要IAbstract.II 第一章绪论1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 国内外研究状况 1 1.3 本文的主要工作及研究步骤 2 1.3.1 本文的主要工作 2 1.3.2 论文的研究步骤 2 第二章语音信号处理的总体方案4 2.1 运行环境及系统的基本要求 4 2.1.1 运行的环境 4 2.1.2 系统的基本要求 4 2.2 语音信号相关调用函数介绍4 2.2.1 Wavread 函数介绍 4 2.2.2 其他相关函数介绍
11、5 第三章语音信号处理的基本知识7 3.1 语音的录入和打开 7 3.2 采样位数和采样频率 7 3.3 时域信号 FFT 分析.7 第四章 语音信号的采集.8 4.1 语音信号的采集 8 4.2 语音信号的频谱分析 9 第五章 数字滤波器的设计和画出其频率响应11 5.1 三种滤波器的性能指标 .11 5.2IIR 滤波器与 FIR 滤波器的性能比较 11 5.3 设计 FIR 滤波器 .12 5.3.1FIR 低通滤波器设计 12 5.3.2FIR 高通滤波器设计 13 5.3.3FIR 带通滤波器的设计 14 5.4 设计 IIR 滤波器 .15 5.4.1IIR 低通滤波器的设计 15
12、 5.4.2IIR 高通滤波器设计 17 5.4.3IIR 带通滤波器设计 18 第六章 语音信号的滤波20 6.1 语音信号滤波的流程 .20 6.2 对语音信号滤波的仿真 .20 6.2.1 滤波前后的时域对比 .20 6.2.2 滤波前后的频域对比 .23 第七章总结.27 参考文献.28 致谢1 附录：1第一章绪论第一章绪论 1.1 课题研究的背景通过语音传递倍息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语言是人类持有的功能，声音是人类常用的工具，是相互传递信息的最主要的手段。因此，语音信号是人们构成思想疏通和感情交流的最主要的途径。并且，由于语言和语音与人的智力活动密切相
13、关，与社会文化和进步紧密相连，所以它具有最大的信息容量和最高的智能水平。现在，人类已开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音信号，使人们能更加有效地产生、传输、存储、获取和应用语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义。让计算机能听懂人类的语言，是人类自计算机诞生以来梦寐以求的想法。随着计算机越来越向便携化方向发展，随着计算环境的日趋复杂化，人们越来越迫切要求摆脱键盘的束缚而代之以语音输人这样便于使用的、自然的、人性化的输人方式。作为高科鼓应用领域的研究热点，语音信号采集与分析从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋并且取得了长足的进步。它正在直接与办公、交通、金融、公安、商业、旅游
14、等行业的语音咨询与管理工业生产部门的语声控制，电话、电信系统的自动拨号、辅助控制与查询以及医疗卫生和福利事业的生活支援系统等各种实际应用领域相接轨，并且有望成为下一代操作系统和应用程序的用户界面。可见，语音信号采集与分析的研究将是一项极具市场价值和挑战性的工作。我们今天进行这一领域的研究与开拓就是要让语音信号处理技术走人人们的日常生活当中，并不断朝更高目标而努力。语音信号采集与分析之所以能够那样长期地、深深地吸引广大科学工作者去不断地对其进行研究和探讨，除了它的实用性之外，另一个重要原因是，它始终与当时信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系并且一起发展。语音信号采集与分析是以语音语言学和数字
15、信号处理为基础而形成的一门涉及面很广的综合性学科，与心理、生理学、计算机科学、通信与信息科学以及模式识别和人工智能等学科都有着非常密切的关系。对语音信号采集与分析的研究一直是数字信号处理技术发展的重要推动力量。因为许多处理的新方法的提出，首先是在语音信号处理中获得成功，然后再推广到其他领域。1.2 国内外研究状况早在一两千年前，人们便对语言进行了研究。由于没有适当的仪器设备，长期以来，一直是由耳倾听和用口模仿来进行研究。因此，这种语言研究常被称为“口耳之学” ，所以对语音只是停留在定性的描写上。语音信号处理真正意义上的研究可以追溯到 1876 年贝尔电话的发明，该技术首次使用声电、电声转换技术
16、实现了远距离的语音传输。1939 年提出并研制成功的第一个声码器，从此奠定了语音产生模型的基础。这一发明在语音信号处理领域具有划时代的意义。19 世纪 60 年代，亥姆霍兹应用声学方法对元音和歌唱进行了研究，从而奠定了语言的声学基础。20 世纪 40 年代，一种语言声学的专用仪器语谱图仪问世了。它可以把语音的时变频谱用语图表示出来，从而得出了“可见语言” 。1948 年美国Haskins 实验室研制成功的语音回放机，该仪器可以把手工绘制在薄膜片上的语谱图自动转换成语音，并进行语音合成。20 世纪 50 年代队语言产生了系统的论述。随着计算机的出现，语音分析工作，得以在电子计算机上进行。在此基础上，语音信号处理的研究工作得到了计算机技术的帮助，取得了突破性的进展。语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。但是它的快速发展可以说是从 1940 年前后 Dudley 的声码器和 Potter 等人的可见语音开始的;20 世纪 60 年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅立叶变换等成为语音信号数字处理的理论和技术基础;到了 80 年代，由于矢量
