信号与系统课程设计报告--语音信号的采集和分析

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1、信号与系统课程设计题目：语音信号的采集和分析一、课程设计目的： 巩固已经学过的知识，加深对知识的理解和应用，加强学科间的横向联系，学会应用MATLAB对实际问题进行仿真。二、课程设计内容及要求：通过对线性时不变系统的输入、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。1）语音信号的采集要求学生利用windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1s内。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，分析采样频率的选择对语音信号质量的影响。2）语音信号的频谱分析

2、要求学生画出语音信号的时域波形，并对语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。3）带噪声的语音信号分析要求学生录制带噪声的语音信号或者在原始信号上加入噪声信号，画出带噪声信号的时域波形，并对其进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。与原始信号的频谱特性进行比较，得出结论。4）设计系统界面为了使编制的程序操作方便，要求有能力的学生，设计处理系统的用户界面。三、课程设计原理1.采样：采样是将模拟信号数字化的第一个环节。它是利用周期性采样脉冲序列(常用p(t)表示)从连续信号中抽取一系列的离散值来得到采样信号的。2.采样频率：采样频率是指计

3、算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。当前声卡常用的采样频率一般为44.1KHz，采样频率越高，获得的声音文件质量越好，占用磁盘的空间也就越大。3.奈奎斯特采样定理：要从抽样信号中无失真的

4、恢复原信号，采样频率应大于2倍信号最高频率，即奈奎斯特采样频率为信号频率的两倍。工程上的采样频率一般为奈奎斯特采样频率的2——3倍。4．所使用的软件：广泛应用于数学类科技应用中数值计算方面。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。本次课程设计所使用的主要函数有：wavread:对语音信号进行采样，fft：快速傅里叶变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散

5、傅立叶变换的算法进行改进获得的，sound：播放信号。四、课程设计过程1．语音信号的采集利用windows下的录音机，录制一段话音，时间在1s内。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，分析采样频率的选择对语音信号质量的影响。利用wavread函数对语音信号进行采样，通过sound函进行播放，所用代码为：ft=wavread('e:音频音效吃水果.wav');plot（ft）sound(ft,22050);%播放语音信号，采样频率为22khz。2．语音信号的频谱分析画出语音信号的时域

6、波形，并对语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。利用fft函数对语音信号进行快速傅里叶变换，代码为：ft=wavread('e:音频音效吃水果.wav');y1=fft(ft,1024);plot(abs(y1(1:512)));信号的频谱特性：3．带噪声的语音信号分析在原始信号上加入噪声信号，画出带噪声信号的时域波形，并对其进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。与原始信号的频谱特性进行比较，得出结论。所加噪声为余弦函数f=0.05sin(2*pi*8000*t)，频率为8KHz的噪声，绘制其波形：t=0:0.000001

7、:3/8000;hcx_A=0.05;f=hcx_A*sin(2*pi*8000*t);plot(t,f);title('所加噪声余弦信号');xlabel('t');ylabel('幅值');时域波形为：将该噪声加到源信号上：fs=22050;x1=wavread('e:音频音效吃水果.wav');f=fs*(0:511)/1024;t=0:1/22050:(size(x1)-1)/22050;%所加噪声信号的点数与原信号相同hcx_A=0.05;d=[hcx_A*cos(2*pi*8000*t)]';%噪声为8kHz的余弦信号x2

8、=x1+d;sound(x2,22050);%播放加噪声后的语音信号y2=fft(x2,1024);figure(1)plot(t,x2)%绘制加噪后语音信号时域波形title(