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1、毕 业 论 文题目： 语言信号的采集与分析学 生： 学 号： 学 院： 专 业： 指导教师： 201 年 月 日III语音信号的采集与分析摘 要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。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等1。本文简要介绍了语音信号采集与分析的发展史以及语音信号的特征、采集与分析方法，并通过PC机录制一段声音，采集语音信号后，在MATLAB软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原
2、信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波。然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。关键词：语音信号，信号处理，采集分析，MATLABAudioSignalAcquisitionAndAnalysisbasedABSTRACT Voice signal processing is a subjectthat weuse digits signal processing to deal withaudio signal.The purpose
3、 of the signal processingis to get some certain parameters whichis to transport or stored efficiently, or is used in some applications, such assynthesisthe voiceartificially, recognize the speaker, identifythe speech content, process speech enhancementand so on.This paper introduces the voice signal
4、 acquisition and analysis of the history of the development, as well as the characteristics of speech signal，collection and analysis methods，Recording a voice through the PC and after the speech signal acquisition, We process the spectrum analysis in MATLAB software platform and add noise interferen
5、ce to the speech signal , and then process signal spectrum analysis to the speech signal adding noise , design appropriate filters filter out noise to restore the original signal. Using MATLAB to read (acquisition) speech signal , It is assigned to a vector, Then see the vector as a common signal, a
6、nd transform their FFT to carry out spectrum analysis, and then it is filtered based on the actual situation. Wecan also play back on the speech signal though sound command to feel up the change of the voice.Key words：audio signal,acquisition and analysis,signal processing,MATLAB目 录摘要IABSTRACTII1 绪论
7、11.1 选题背景及意义11.2 语音信号在国内外研究现状11.3 本文主要工作22 系统设计的可行性研究32.1 语音信号处理的概念32.2 语音信号的特点32.3 语音信号的处理的要求及可行性32.4 MATLAB仿真软件的介绍43 系统设计53.1 系统设计的理论依据53.1.1 采样定理53.1.2 采样频率53.1.3 语音的录入与打开53.1.4 时域信号的FFT分析53.1.5 语音信号的频域分析63.1.6 数字滤波器设计原理63.1.7 数字滤波器的设计步骤63.1.8 IIR 滤波器与FIR滤波器的性能比较63.2 系统的详细设计73.2.1 图形用户界面（GUI）制作73
8、.2.2 系统功能的实现84 系统调试及运行155 总结26致 谢27参考文献28III语音信号采集与分析 1 绪论1.1 选题背景及意义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。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。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，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2。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
9、。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3。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
10、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。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
11、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3。1.2 语音信号在国内外研究现状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。60年代之前
12、的发展主要有：1876年Bell发明电话，1939年H.Dudley研制成功第一个声码器，1942年Bell实验室发明了语谱仪，1948年美国Haskin实验室研制成功“语图回放机”，1952年Bell实验室研制成能识别十个英语数字的识别器。60年代以后，随着计算机技术的发展，语音信号处理技术获得了长足的进步，计算机模拟实验取代了硬件研制的传统做法。各种突破性的思想不断涌现。20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法，如数字滤波器、快速傅立叶变换（FFT）等是语音信号数字处理的理论和技术基础，主要的有Martin等人为邮局研制了邮政编码阅读机。随着信息科学技术的飞速发展，语音信号
13、处理取得了重大的进展：进入70年代之后，提出了用于语音信号的信息压缩和特征提取的线性预测技术（LPC），并已成为语音信号处理最强有力的工具，广泛应用于语音信号的分析、合成及各个应用领域，以及用于输入语音与参考样本之间时间匹配的动态规划方法； 20世纪80年代，由于矢量量化，隐马尔可夫模型和人工神经网络(ANN)的研究取得了迅速发展，并相继被应用与语音信号处理，经过不断的改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破型的进展。进入20世纪90年代以来，语音信号的采集与分析在实用化这一方面取得了很多的实质性的进展。语音信号处理的各项课题是促进其发展的重要动力之一，同时，它的许多成果也体现在有关语音信号
14、处理的各项技术之中4。1.3 本文主要工作 本次语音信号的采集与分析的设计主要是介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制一段声音，通过制作图形用户界面GUI，并运用MATLAB提供的函数进行分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，并设计滤波器进行滤除噪声。2 系统设计的可行性研究2.1 语音信号处理的概念 语音信号处理简称语音处理，是以语音学和数字信号处理为基础而形成的一门综合性学科，处理的目的是要得到一些语音参数以便高效的传输或存储，或者通过处理的某种运算以达到某种用途的要
15、求，例如人工合成出语音，辨识出说话者，识别讲话的内容等。它包括语音编码、语音合成、语音识别和说话人识别四大分支。语音是人类发音器官发出的、具有一定意义的、能起社会交际作用的声音,能够代表一定的意义，这是语言的声音同自然界其他一切声音的本质区别。人体外的声音自不必说(如钟声、风声、动物叫声、机器声)，就是人的发音器官发出的声音，也并非都是语言,如打喷嚏、打嗝儿、打哈欠、咳嗽等等，虽然也传递出了某种信息病了，饱了，困了或是醒了，但声音的发出不是为了交际，而是人体本能的生理反映；又如吹口哨、口技演员的表演、哭、笑等等，这些声音的发出是有目的的，是一定的心理活动的表现，不是单纯的生理现象，但声音同意义之间没有固定的结合关系，不能成为代表意义的声音符号，只能表示情绪，展示技巧。以上这些声音都不是语言。语言的声音同它所代表的意义是相互依存的统一体，一方面，发音器官发出的声音必须同意义紧密结合、成为一定意义的代表，才能成为语音；另一方面，意义必须借助声音才能成为可被人感知、被人接受的东西，没有声音，意义便无法表达出来6。
