语音信号功率谱分析及消噪处理

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1、*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期信号处理课程设计题目：语音信号功率谱分析及消噪处理专业班级：通信工程2班姓名：李晗学号：指导教师：何继爱成绩：摘要本次信号处理课程设计，我的题目是《语音信号功率谱分析及消噪处理》。涉及以下几部分内容：1.语音信号的采集；2.信号的时域分析；3.利用快速傅里叶变换对信号进行频谱分析；4.设计滤波器，并对信号进行滤波处理，予以消噪；5.滤波后的频谱分析。语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。随着社会文化的进步和科学技术

2、的发展，人类开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音处理技术，使人们能更加有效地产生、传输、存储、和获取语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义，因此，语音信号处理正越来越受到人们的关注和广泛的研究。因此，利用数字信号处理的相关理论，对语音信号进行分析，对我们深入理解和学习数字信号处理有很大的帮助。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。该设计利用PC机上的声卡和WINDOWS操作系统对语音信号进行采集，通过抽样、量化和编码等步骤，将模拟语音信号转换为数字信

3、号，利用MATLAB绘制语音信号波形图和频谱图，并通过快速傅里叶变换对其进行直观的时域和频谱分析。设计数字滤波器是本设计的重点之一。数字滤波器是数字信号处理中及其重要的一部分。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应(FIR，FiniteImpulseResponse)滤波器和无限冲激响应(IIR，InfiniteImpulseResponse)滤波器。对比滤波前后信号的各项特征参数，根据所学的知识和查询资料

4、给出合理的结论和解释。关键词：数字信号处理、数字滤波器、快速傅里叶变换、MATLAB21目录摘要1一、前言3二、系统总体方案设计42.1语音信号的采集52.2语音信号的处理52.3系统初步流程图6三、模块设计73.1语音信号的采集73.2语音信号的采样73.3语音信号的时域分析83.4利用离散傅里叶变换（DFT）对信号进行谱分析83.5数字滤波器设计10四、各模块仿真系统设计14总结19参考文献20致谢2121一、前言语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人

5、类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法，如数字滤波器、快速傅立叶变换（FFT）等是语音信号数字处理的理论和技术基础。本课程设计报告主要介绍的是的语音信号功率谱分析及消噪处理。本报告针对以上问题，运用数字信号学基本原理实现语音信号的

6、处理，在matlab环境下综合运用信号采集、模拟信号数字化、信号的时域分析以及傅里叶变换、滤波等技术来进行语音信号处理。21二、系统总体方案设计下图为本系统原理框图滤波后的频谱分析对信号进行消噪处理设计数字滤波器利用快速傅里叶变换对信号进行频谱分析信号的时域分析语音信号的采集对语音信号进行数字化处理图1系统原理框图212.1语音信号的采集使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。2.2语音信号的处理语音信号的处理主要包括信号的提取、信号的调整、信号的变换和滤波等。2.2.1语音信号的时域分析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

7、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。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法，直接对语音信号的时域波形进行分析，提取的特征参数主要有语音的短时能量，短时平均过零率，短时自相关函数等。A.提取：通过图形用户界面上的菜单功能按键采集电脑设备上的一段音频信号，完成音频信号的频率，幅度等信息的提取，并得到该语音信号的波形图。B.调整：在设计的用户图形界面下对输入的音频信号进行各种变化，如变化幅度、改变频率等操作，以