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1、山东大学信息科学与工程学院基于MATLAB语音信号分析与处理设计题目：基于MATLAB语音信号分析与处理指导老师：刘琚姓学专名：李圣华号：200900121078业：集成电路设计2011.12.281目录摘要……………………………………………………………3一、课程设计目的……………………………………………4二、课程设计基本要求………………………………………4三、设计过程…………………………………………………4（1）语言信号的采集………………………………（2）语言信号的频谱分析…………………………（3）滤波器
2、设计……………………………………455四、两种滤波器的比较………………………………………11五、系统界面的设计…………………………………………12六、未解决问题………………………………………………16七、实验结果与感想…………………………………………17八、参考文献…………………………………………………202摘要首先录制一段自己的语音信号（语音信号声音可以理解成由振幅和相位随时间缓慢变化的正弦波构成。人的听觉对声音的感觉特征主要包含在振幅信息中，相位信息一般不起作用。在研究声音的性质时，往往把时域信息（波形
3、图）变换得到它的频域信息（频谱），通过研究频谱和与频谱相关联的特征获得声音的特性。，）并对录制的语音信号进行采样（计算机只能处理离散的问题）；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，分析频谱图，给定滤波器的指标，分别采用窗函数法（这里使用凯泽窗）和双线性变换（这里采用的是椭圆滤波器）设计滤波器，并画出滤波器的频谱响应；然后用自己设计的滤波器对采集到的语音信号进行滤波，画出滤波后的时域波形和频谱图，并对滤波后的信号进行对比，分析信号的变化，回放语音信号；最后，将这一切用MATLABGUI设计成一个界面，一个信号
4、处理系统界面。3【一、课程设计目的】综合计运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应的结论，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。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。此外，还系统的学习和实现对语音信号处理的整体过程，从语音信号的采集到分析、处理、频谱分析、显示和储存。【二、课程设计基本要求】1.进一步学习和巩固MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。2.掌握在wind
5、ows环境下语音信号采集的方法。3.掌握数字信号处理的基本概念、基本理论、原理和基本方法。4.掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。5.学会用MATLAB对信号进行分析和处理。【三、设计过程】（１）语音信号的采集这里采用的是windowｓ７下的录音机，录制一段１ｓ左右的音频文件，但是这样录音出来的文件格式是ｗｍａ格式，因此还需要使用格式转换工具将该音频文件转换为ｗａｖ格式；然后在MATLAB平台下，使用wavread对语言信号进行采样，主要程序如下：[y,fs,bits]=wavread('e
6、:text.wav');（该语音文件放在E盘4下）sound(y,fs,bits);使用该语句播放原始语音信号（２）语音信号的频谱分析首先使用FFT对语音信号进行快速傅立叶变换，得到信号的频谱特性，然后画出原始信号的波形和频谱图，主要程序如下：Y=fft(y,4096);subplot(211),plot(y);title('原始信号波形');subplot(212),plot(abs(Y));title('原始信号频谱');画出的波形图如下：原始信号波形10.50-0.5-10x10-312345678
7、910x104原始信号频谱1.510.50050010001500200025003000350040004500（３）滤波器的设计在此我使用了窗函数法和双线性变换法(椭圆滤波器)分别设计低通,带通和高通滤波器对语音信号进行滤波,得到了不同的效果,下面对各种滤波器的设计详细介绍。5（a）凯泽窗设计的低通滤波器主要程序如下：fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=44100;%滤波器参数wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs;%变换为数字域参数N=ceil((As-7.95)/(14
8、.36*(wc-wp)/2))+1;%滤波器阶数beta=0.1102*(As-8.7);%凯泽窗参数betaWin=Kaiser(N+1,beta);%生成窗函数b=fir1(N,wc,Win);%设计滤波器freqz(b,1,512,fs);%画出频谱图该滤波器的频谱特性为：100Magnitude(dB)0-100-20000.51Frequency(Hz)1.52x1040Phase(degrees)-2
