语音信号延时和混响设计.doc

语音信号的延时和混响设计 数字信号处理是随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一门新兴而古老的学科，它在新的领域如生物医学工程、声学、雷达、地震不、语音通信、数据通信、核科学等学科发挥着重要的作用，而它所采用的各种方法及众多应用已有悠久的历史；同时也是一门具有很强的理论性与实践性，且理论和技术发展都十分迅速的前沿性学科。随着数字化时代的来临，科学技术的进步而生产发展需求的与日俱增，促进了数字信号处理学科的发展，产生了各种巧妙的信号处理算法；特别是计算机技术的飞速发展，为数字信号处理增添了巨大的生命力。 　　数字信号处理主要是研究用数字或符号序列表示和处理信号。处理的目的可以是削弱信号中的多余内容，滤除混杂的噪声和干扰，或者是将信号变换为容易分析和识别的形式，便于估计和选择它的特征参数。例如通过分析和运算，可以估计脑电图或心电图中的某种特征参数，帮助医生查找病因和分析病情，确定合理的治疗方案；又如，信号在传输时，要受到各种干扰，包括失真、衰落和混入的背景噪声，信号处理要排除这些干扰。 声音信号是一维连续信号,而计算机只能处理离散信号。为了从离散信号还原连续信号,根据采样定理,可以确定采样频率的最小值。wav文件是一种数字声音文件格式,本课程设计基于Matlab分析了wav声音文件频谱与声音的关系。通过采集个人的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。 1.1设计内容 (1)利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s左右，并对录制的信号进行采样。(把连续信号变换成离散信号) (2)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。 (3)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。 (4)设计几种特殊类型的滤波器：单回声滤波器，多重回声滤波器，无限个回声滤波器，全通结构的混响器，并画出滤波器的频域响应。 (5)用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波(滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。分经典滤波和现代滤波。 。 (6)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。 (7)回放语音信号。 1.2设计要求 (1)熟悉离散信号和系统的时域特性。 (2)熟悉语音信号的特点。 (3)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。 (4)掌握序列快速傅里叶变换方法。 (5)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。 (6)掌握MATLAB设计各种数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方法 ? ? ? ? ? ? ? 2设计的总体方案与原理 ? 2.1设计的总体方案图 利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s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滤波器：无限个回声滤波器，全通结构的混响器，并画出滤波器的频域响应。用自己设计的滤波器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 ? 语音信号的延时和混响设计方案框图1 2.１.1程序流程图 用wavread从自己的电脑导入Windows下1s语音信号 画出采样后语音信号的时域波形与频谱图。N=2001,和调用fft函数快速傅里叶变换。 对采样后语音信号进行延时30，在调整采样信号的长度，两者相加，就得到混响。 无限个回声滤波器 Bz=[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1]; Az=[1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-a]; yy1=filter(Bz,Az,x); YY1=fft(yy1,2001); 全通结构的混响器 Bz1=[a,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1]; Az1=[1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,a]; yy2=filter(Bz1,Az1,x); YY2=fft(yy2,2001); 单回声滤波器 a=0.5; y2=x+z*0.5; Y2=fft(y2,2001); sound(yy1,fs,bits); sound(yy2,fs,bits); sound(y2,fs,bits); ? 语音信号的延时和混响设计程序流程图2 ? 2.2设计的详细原理 2.2.1混响与延时 (1)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