电子信息工程专业方向课程设计报告基于MATLAB的语音信号分析和处理.doc

电子信息工程专业方向课程设计报告 课题：基于MATLAB的语音信号分析和处理 姓名： 学号： 班级： 电子3082 专业： 电子信息工程 归口系部： 电子与电气工程学院 起迄日期: 2012年4月12日—2012年4月26日 设计地点: 指导教师: 数字信号处理课程设计指导小组 发任务书日期: 2012年4月10日 一、设计目的与任务 通过数字信号处理的课程设计，使学生对信号的采集，处理，传输，显示，存储和分析等有一个系统的掌握和理解。巩固和运用数字信号处理课程中的理论知识和实验技能，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法，培养学生发现问题，分析问题和解决问题的能力。 二、基本要求 1，基本要求：设计一个语音信号分析和处理系统，要求学生对所采集的语音信号在MATLAB软件平台下进行频谱分析和处理； 2，提高要求：对所采集的语音信号叠加干扰噪声进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。 3，基本教学要求：每组一台电脑（附话筒和耳机），电脑安装MATLAB软件。 三、设计任务 本次课程设计最终要求提交设计说明书，由以下各部分组成： 1，理论依据 根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需的理论（采样频率，采样位数的概念，采样定理；时域信号的DFT，FFT及频谱分析；数字滤波器的设计原理和方法，各种不同性能的滤波器的性能比较），阐述设计原理。 2，信号采集 采集语音信号，画出信号的时域波形图和频谱图。 3，数字滤波器设计 根据语音信号的特点，分别设计IIR低通和高通以及带通数字滤波器；FIR低通，高通以及带通数字滤波器；画出各种数字滤波器的频率响应图。 4，信号处理 1）利用设计的IIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理； 2）利用设计的FIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理； 3）在原始的语音信号3000HZ以上频段叠加白噪声，选择所设计的一种对叠加白噪声后的语音信号处理，滤除白噪声； 4）画出处理过程中所的的各种波形及频谱图。 5，信号分析 对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所的结果和滤波器性能进行频谱分析，阐明原因得出结论。 四：设计过程（设计步骤） 基本原理 1.1 语音信号概述 语言是人类创造的，是人类区别于其他地球生命的本质特征之一。人类用语言交流的过程可以看成是一个复杂的通信过程，为了获取便于分析和处理的语音信源，必须将在空气中传播的声波转变为包含语音信息并且记载着声波物理性质的模拟（或数字）电信号，即语音信号，因此语音信号就成为语音的表现形式或载体。 语音学和数字信号处理的交叉结合便形成了语音信号处理。语音信号处理是建立在语音学和数字信号处理基础之上的，对语音信号模型进行分析、存储、传输、识别和合成等方面的一门综合性学科。 1.2数字滤波器原理 1.2.1数字滤波器的概念 若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，那么该滤波器的单位冲激响应h(n)也必然是离散的，这种滤波器称为数字滤波器（DF）。数字滤波器实质上是一种运算过程——用来描述离散系统输入与输出关系的差分方程的计算或卷积计算。数字滤波器的实质是用一有限精度算法实现的离散时间线性时不变系统，以完成对信号进行滤波处理的过程。它是数字信号处理的一个重要分支，具有稳定性好、精度高、灵活性强、体积小、质量轻等诸多优点。 1.2.2数字滤波器的分类 数字滤波器根据不同的分类标准可以将滤波器分成不同的类别。 （1）根据单位冲激响应h(n)的时间特性分类 无限冲激响应（IIR）数字滤波器 有限冲激响应（FIR）数字滤波器 （2）根据实现方法和形式分类 递归型数字滤波器 非递归型数字滤波器 快速卷积型 （3）根据频率特性分类 低通数字滤波器、高通数字滤波器、带通数字波器、 带阻数字滤波器 2语音信号分析和滤波处理 2.1 语音信号的采集 把语音信号并保存为.wav文件，长度小于30秒，并对语言信号进行采样；录制的软件可以使用Windows自带的录音机，或者也可以使用其它专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件（如麦克风），为了方便比较，需要在安静、无噪音、干扰小的环境下录。 2.2 语音信号的读入与打开 在MATLAB中，[y,