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1、兰州工业学院毕业设计论文题目 基于数字滤波器的语音转换 系 别 电子信息工程系 专 业 电子信息工程技术 班 级 电信10-2班 姓 名 李国平 学 号 202310101209 指导教师职称 马宏锋教授 日 期 2023年3月 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，是目前开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
2、、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。本设计针对现在大局部语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用GUI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、变幅、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。关键字：Matlab 语音信号 傅里叶变换 信号处理 语音转换 Abstract Speech signal processing is c
3、arried out by using digital signal processing technology and phonetics knowledge on speech signal processing of the emerging discipline, is the most rapid development of the information science research in the field of one of the core technology. Through the phonetic transfer information is the most
4、 important and the most effective, most commonly used and the most convenient exchange information form. Matlab language is a kind of data analysis and processing functions very powerful computer application software, it can sound file conversion for discrete data file, and then use its powerful mat
5、rix operation capability to deal with data, such as digital filter, Fourier transform, time domain and frequency domain analysis, sound playback and various map present, its signal processing and analysis tools for speech signal analysis provides a very rich functions, use these functions can be qui
6、ckly and easily complete speech signal processing and analysis and signal visualization, human-computer interaction more convenient. Matlab signal processing is an important application field in. This design for now most speech processing software of content, operating inconvenience, the integrated
7、use MATLAB7.0 GUI interface design, all kinds of function calls to realize voice signal frequency, amplitude, Fourier transform and filtering, the program interface simple, the operation is simple, have certain practical application significance.Keywords: Matlab speech signal Fourier transform signa
8、l processing Voice Conversion目录第1章 前 言11.1 引言11.2 本课题的研究内容和方法11.2.1 研究内容11.2.2运行环境21.2.3 开发环境21.3 滤波器的根本概念21.3.1 滤波器的定义21.3.2 滤波器的分类31.3.3 Matlab简介3第2章 语音信号采集及分析52.1 语音的录入与翻开52.2 采样位数和采样频率52.3 时域信号的FFT分析52.4 原始语音信号采样后的时域、频域分析62.5 采样后信号的FFT变换分析7第3章 语音信号处理93.1 系统根本概述93.2 系统根本要求93.3 系统框架及实现93.3.1语音信号的时
9、域分析93.3.2语音信号的频域分析103.3.3语音信号的效果显示103.4 系统初步流程图11第4章 数字滤波器设计134.1 数字滤波器的概念134.2 数字滤波器设计原理134.2.1 IIR数字滤波器设计原理134.2.2 FIR数字滤波器设计原理144.3 数字滤波器的设计方法概述144.4 数字滤波器应用前景154.5 数字滤波器的工作原理164.6 数字滤波器的分类164.7 双线性变换法设计IIR数字滤波器174.8 窗函数法设计FIR数字滤波器19第5章 语音信号的转换处理235.1 图形用户界面设计235.2 信号的采集235.3 语音信号的处理设计235.3.1 语音信
10、号的提取235.3.2 语音信号的调整255.3.2.1 语音信号的频率调整255.3.2.2 语音信号的振幅调整265.3.3 语音信号的傅里叶变换275.3.4 语音信号的滤波285.3.4.1 语音信号的低通滤波285.3.4.2 语音信号的高通滤波295.3.4.3 语音信号的带通滤波305.3.4.4 语音信号的带阻滤波315.4 语音信号的输出31结 论33参考文献34致 谢35兰州工业学院毕业设计说明书论文第1章 前 言1.1 引言语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。随着社会文化的进步和科学技术的开展，人类开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音处理
11、技术，使人们能更加有效地产生、传输、存储、和获取语音信息，这对于促进社会的开展具有十分重要的意义，因此，语音信号处理正越来越受到人们的关注和广泛的研究。1.2 本课题的研究内容和方法 语音信号处理是一门比拟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根本功能之一。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。 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
12、是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。 1.2.1 研究内容 本论文主要介绍的是的语音信号的简单处理。本论文针对以上问题，运用数字信号学根本原理实现语音信号的处理，在matlab7.0环境下综合运用信号提取，幅频变换以及傅里叶变换、滤波等技术来进行语音信号处理。我所做的工作就是在matlab7.0软件上编写一个处理语音信号的程序，能对语音信号进行采集，并对其进行各种处理，到达简单的语音信号处理的目的。 1.2.2运行环境运行环境主要介绍了硬件环境和软件环境。硬件环境：处理器：Inter Pentium 166 MX 或更高内存：512MB或更高硬盘空间：40GB或
13、更高显卡：SVGA显示适配器软件环境：操作系统：Window 98/ME/2023/XP 1.2.3 开发环境开发环境主要介绍了本系统采用的操作系统、开发语言。(1) 操作系统：Windows XP(2) 开发环境：Matlab 7.01.3 滤波器的根本概念 1.3.1 滤波器的定义滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件或软件。如果滤波器的输入，输出都是离散信号，那么该滤波器的冲击响应也必然是离散的，这样的滤波器定义为数字滤波器。 数字滤波器的功能，就是把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。数字滤波器在数字信号处理的各种应用中发挥着十分重要的作用，它是通过对抽样数据进行数学运算处理来到达频
14、域滤波的目的。数学运算通常有两种实现方式，一种是频域法，即利用FFT快速算法对输入信号进行离散傅立叶变换，分析其频谱，然后根据所希望的频率特性进行滤波，再利用傅立叶反变换快速算法恢复出时域信号，这种方法具有交好的频率选择特性和灵活性，并且由于信号频率与所希望的频谱特性是简单的相乘关系，它比计算等价的时域卷积要快的多。另一种方法是时域法，这种方法是对离散抽样数据做差分数学运算来到达滤波的目的。一般用两种方法来实现数字滤波器：一是采用通用计算机，利用计算机的存储器，运算器和控制器把滤波器所要完成的运算编成程序通过计算机来执行，也就是采用计算机软件来实现；二是设计专用的数字处理硬件。数字滤波器用硬件实现的根本部件包括延时器，乘法器和加法器；用软件来实现时，它只是一段线性卷积程序。软件实现的优点是系统函数具有可变性，仅依赖于算法结构，并且易于获得较理想的滤波性能。所以软件滤波在滤波器的使用中起到了越来越重要的作用。1.3.2 滤波器的分类滤波器的种类很多，有各种不同的分类方法。一般分为两类即模拟滤波器和数字滤波器。从滤波器的实现方法上分，可分为IIR滤波器和FIR滤波器两种。从滤波器功能上可分为如下四类：1低通滤波器LPF；2高通滤波器HPF；3带通滤波器BPF；4带阻滤波器B
