基于MATLAB的语音信号采集和窗函数法滤波精选.doc

目录 摘要…………………………………………………………………………I 1 MATLAB程序设计的基本方法……………………………………… 1 2 数字信号处理的基本理论与方法………………………………… 2 2.1 设计理论依据……………………………………………… 2 2.1.1 采样定理…………………………………………………2 2.1.2 采样频率…………………………………………………3 2.1.3 采样位数与采样频率……………………………………3 3 利用MATLAB采集语言信号并分析………………………………… 4 3.1 语音的录入与打开………………………………………… 4 3.2 时域信号的FFT分析…………………………………………4 3.3 程序设计源代码………………………………………………5 4 用MATLAB环境采用窗函数法设计数字滤波器………………… 8 4.1 数字滤波器的设计过程………………………………………8 4.2 利用窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器………………8 4.2.1 常见窗函数…………………………………………… 8 4.2.2 MATLAB窗函数的实现………………………………… 10 4.3 利用hanning窗设计低通滤波器……………………………11 5 根据所设计的低通滤波器对语音信号进行处理并分析………… 14 6 心得体会…………………………………………………………… 16 参考文献………………………………………………………………… 17 1 MATLAB程序设计的基本方法 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 　　● 数值分析 　　● 数值和符号计算 　　● 工程与科学绘图 　　● 控制系统的设计与仿真 　　● 数字图像处理技术 　　● 数字信号处理技术 　　● 通讯系统设计与仿真 ● 财务与金融工程 图1 原理示意图 2.1.1 采样定理 在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中，最高频率fmax的2倍时，即：fs.max=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理: 理想低通信道的最高大码元传输速率=2W*log2 N (其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度) 2.1.2 采样频率 采样频率（也称为采样速度或者）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作，它是采样之间的时间间隔。采样频率只能用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器没有规则限制。采样频率的常用的表示符号是 f_s。采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。电脑中的声音文件是用数字0和1来表示的所以在电脑上录音的本质就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标，也是选择音频接口的两个重要标准。无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。每增加一个采样位数相当于力度范围增加了6dB。采样位数越多则捕捉到的信号越精确。采样率越高，计算机摄取的图片越多，对于原始音频的还原也越加精确。利用MATLAB中的wavread命令来读入（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。对于波形图与频谱图（包括滤波前后的对比图）都可以用MATLAB画出。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。 [y,fs,bits]=wavread(Blip,[N1 N2])用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bi