信号课程设计 伯晓乐 2012029110028

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1、信号与系统课程设计（第二题）姓名：伯晓乐学号：2012029110028教师：孔斌题目：语音信号处理与识别时间：2014.05.23第一部分理论自学内容阐述1采样定理时域采样定理频带为F的连续信号f(t)可用一系列离散的采样值f(t1),f(t1±Δt)，f(t1±2Δt)，...来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt≤1/(2F)，便可根据各采样值完全恢复原来的信号f(t)。这是时域采样定理的一种表述方式。时域采样定理的另一种表述方式是：当时间信号函数f(t)的最高频率分量为fM时,f(t)的值可由一系列采样间隔小于或等于1/(2fM)的采样值来确定

2、,即采样点的重复频率f≥(2fM)。图为模拟信号和采样样本的示意图。时域采样定理是采样误差理论、随机变量采样理论和多变量采样理论的基础。频域采样定理　对于时间上受限制的连续信号f(t)（即当│t│>T时,f(t)=0,这里T=T2-T1是信号的持续时间），若其频谱为F（ω）,则可在频域上用一系列离散的采样值来表示,只要这些采样点的频率间隔ω≦π/tm。2理想低通滤波器对于理想低通滤波器而言，在物理上是不可能实现的，但是我们能设计出接近理想特性的滤波器。 虽然理想低通滤波器在实际中是不能实现的，但是我们希望找到一种区分可实现性与不可实现性的标准，这就是

3、佩利-维纳（Paley-Wiener）准则。由佩利-维纳准则给出了，一个网络幅度函数物理可实现的必要条件，但绝非充要条件。物理可实现性在文献中有不同定义方法，这里采用最低限度的定义把物理可实现性系统和不可实现系统区分开来。我们可以直观地看到，一个物理可实现系统在激励加入之前是不可能有响应输出的，这称为因果条件。这个条件在时域里的表述为：物理可实现系统的单位冲激响应必须是有起因的，即。 从频域来看，如果幅度函数满足平方可积条件，即，佩利和维纳证明了对于幅度函数物理可实现的必要条件是，它被称为佩利-维纳准则。  第二部分案例或课题陈述及实现方案【设计思路

4、】滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的交流电。采用MATLAB设计滤波器，使原来非常繁琐复杂的程序设计变成了简单的函数调用，为滤波器的设和实现开辟了广阔的天地，尤其是Matlab工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。MATLAB 信号处理工具箱为滤波器设计及分析提供了非常优秀的辅助设计工具, 在设计数字滤波器时, 善于应用MATLAB进行辅助设计, 能够大大提高设计效率。我们都知道，语音信号经过调制在大自然中传播，必然会夹杂着噪声一起传过来，那么我们该如何设计电路，从而达到对语音信号的提取，滤

5、除噪音信号呢。根据资料显示，人类的发生频率范围在300hz-3400hz2.语音信号处理与识别目的：理解时域和频域尺度变换基本概念，掌握信号时频域分析方法，正确理解采样定理，准确理解滤波器的概念。内容：（1）使用Matlab中wavrecord命令录制一段3秒的语音信号，使用wavplay命令播放，录制命令和播放命令中的采样频率设置成相同和不同两种情况，对观察到的现象进行分析并结合课本中的知识对该现象进行解释；（1）使用不同的采样频率录制一段3秒的语音信号，画出信号的时域波形和频谱；找到语音信号的主要频谱成分所在的带宽；观察并分析不同采样频率对波形和

6、频谱的影响；寻找声音信号不出现明显失真的最低采样频率；（3）录制一段男生的语音信号和一段女生的语音信号，对两段音频信号进行混合，设计滤波器将混合的语音信号分开成单独的男声和女声信号，如果分离效果不好，对原因进行解释。答：（1）采样频率8000hz，播放频率分别为8000hz和6000hz和10000hz，可明显听出声音的不同，采样频率与播放频率相同的声音听起来正常，播放频率低的时候，声音变低沉；播放频率高的时候，声音变尖锐。结合已学知识可略作解释，声音信号以较采样频率低的频率播放，频域被压缩，则时域上被拉伸，即听起来较“低沉”声音信号以较采样频率高的

7、频率播放，频域被拉伸，则时域上被压缩，即听起来较“尖锐”。（2）实验所用matlab程序代码以及信号的时域波形和频谱如下：可以找到语音信号的主要频谱成分所在的带宽在600Hz——1300Hz，不同采样频率对波形和频谱的影响，幅值有所不同，采样频率较低的幅值较小，波形形状相同。据图可以看出，声音信号不出现明显失真的最低采样频率大约在1800HZ。（3）实验所用matlab程序代码以及信号的时域波形和频谱如下：录制了一段男声信号和一段女生信号，混合后在利用低通和高通滤波器分别滤得较低频和较高频率的两断信号，播放两段信号，可以较清晰的听出单独的男声和女声，

8、但似乎分离不彻底，信号中有所混杂，原因分析是男声和女声毕竟有共同频率，，无法彻底分离。(1)fs=10000