语音信号的采集与时频域分析系统的设计

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1、燕山大学课程设计说明书题目：语音信号的采集与时频域分析系统的设计学院（系）：电气工程学院年级专业：10精仪二班学号：6学生姓名：冯旭初指导教师：刘永红教师职称：副教授电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：刘永红学号6学生姓名冯旭初（专业）班级精仪二班设计题目11、语音信号的采集与时频域分析系统的设计设计技术参数录制一段语音，对其进行时频域分析设计要求录制一段语音（1）对其进行时频域分析（2）加随机噪声，并对含噪语音进行时频域分析（3）设计滤波器对含噪语音进行滤波（wavread,fft,awgn或randn,filter等）参考资料

2、数字信号处理方面资料MATLAB方面资料周次前半周后半周应完成内容收集消化资料、学习MATLAB软件，进行相关参数计算编写仿真程序、调试指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。目录前言1一．语音信号1二．Matlab环境简介2第一章．语音信号的采集与读取3一．语音信号的录制与采集3二．语音信号的读取3第二章．原始信号的时域和频域5一．原始信号的时域5二．原始信号的频域5三．原始信号的时域与频域图像7第三章．噪声信号的产生8一．白噪声信号8二．余弦信号噪声10第四章．含噪语音信号的时域和频域

3、12一．白噪声的添加12二．余弦信号的加噪处理14第五章．滤波器的设计与滤波16IIR数字滤波器的设计17一．白噪声的滤波18二．余弦信号的滤波24心得体会31附录34附录一：34附录二：36燕山大学·课程设计前言一．语音信号语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。一般而言，语音信号处理的目的有两种：一种是对语音先好进行分析，提取特征参数。例如语音编码中需要判断语音的清浊音特性并提取浊音的基音周期；语音识别中需要提取符合人耳听觉特

4、性的MEL倒谱等特征参数。语音处理的另一目的是加工语音信号，例如在语音增强中对含噪语音进行背景噪声抑制，以获得相对“干净”的语音；在语音合成中需要对分段语音进行拼接平滑，获得主观音质较高的合成语音，这方面的应用同样是建立再分心并提取语音信号信息的基础上的。总之，语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息。人说话时基频范围大约为100Hz～300Hz，男声较低，女声和童声的声道和喉头较高。在合唱中，一般分四个声部，这四个声部的音域(频率范围)分别是：女高音246．9Hz～987．8Hz，女低音164．8Hz～659．2Hz，男高音110Hz～440Hz，男低音73．4Hz～

5、293．7Hz。深沉的男低音发出的最低音的频率可达65．4Hz。39燕山大学·课程设计花腔女高音发出的最高音的频率可达1177．2Hz。人和一些动物的发声频率范围和听觉频率范围名称发声频率范围Δf／Hz听觉频率范围Δf／Hz人65～110020～20000狗450～180015～50000蝙蝠10000～1500001000～200000海豚7000～120000150～150000知更鸟2000～13000250～20000二．Matlab环境简介MATLAB语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件,它可以将声音文件变换为离散的数据文件,然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据,如数

6、字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等,信号处理是MATLAB重要应用的领域之一。本课程设计介绍了基于Matlab的对语音信号采集、处理及滤波器的设计，并使之实现的过程。理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法，用Matlab进行数字语音信号处理，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。39燕山大学·课程设计第一章．语音信号的采集与读取一．语音信号的录

7、制与采集我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，进行数字信号的采集（开始—程序—附件—录音机，*.wma-格式工厂-*.wav，单声道）。启动录音机后，通过话筒将语音信号输入计算机，录制一段自己的话音。然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过wavread函数的使用进一步理解采样频率、采样位数等概念。图1是基于PC机的语音信号