本文格式為Word版，下載可任意編輯——語音信號處理1吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課程設(shè)計論文

第一章緒論

1.1選題目的、意義

語音信號處理是研究用數(shù)字信號處理技術(shù)和語音學(xué)知識對語音信號進行處理的新興的

學(xué)科，是目前發(fā)展最為迅速的信息科學(xué)研究領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。通過語音傳遞信息是人類最重要、最有效、最常用和最便利的交換信息形式。同時，語言也是人與機器之間進行通信的重要工具，它是一種理想的人機通信方式，因而可為計算機、自動化系統(tǒng)等建立良好的人機交互環(huán)境，進一步推動計算機和其他智能機器的應(yīng)用，提高社會的信息化和自動化程度。

語音信號處理是一門新興的學(xué)科，同時又是綜合性的多學(xué)科領(lǐng)域和涉及面很廣的交織學(xué)科。雖然從事這一領(lǐng)域研究的人員主要來自信號與信息處理及計算機應(yīng)用等學(xué)科，但是它與語音學(xué)、語言學(xué)、聲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等大量學(xué)科也有十分密切的聯(lián)系。語音信號處理技術(shù)的應(yīng)用極其廣泛，涉及工業(yè)、軍事、交通、醫(yī)學(xué)、民用等各個領(lǐng)域，其中最重要的包括語音編碼、語音合成、語音識別以及語音加強等。

1.2設(shè)計要求

本次課程設(shè)計是用MATLAB對含噪的語音信號同時在時域和頻域進行濾波處理和分析，

在MATLAB應(yīng)用軟件下設(shè)計一個簡單易用的圖形用戶界面（GUI），來解決一般應(yīng)用條件下的各種語音信號的處理。

1.3研究內(nèi)容及難點

對所采集的語音信號參與干擾噪聲，對語音信號進行回放，感覺加噪前后聲音的

變化，分析原因，得出結(jié)論。并對其進行FFT頻譜分析，比較加噪前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果進行分析，說明原因，得出結(jié)論。

用所設(shè)計的濾波器對含噪語音信號進行濾波。對濾波后的語音信號進行FFT頻譜分析。畫出處理過程中所得各種波形及頻譜圖。對語音信號進行回放，感覺濾波前后聲音的變化。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果和濾波器性能進行頻譜分析，說明原因，得出結(jié)論。

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其次章語音信號處理理論基礎(chǔ)

2.1系統(tǒng)基本概述

圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡稱GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。與早期計算機使用的命令行界面相比，圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受。GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計算機發(fā)展的重大成就之一，他極大地便利了非專業(yè)用戶的使用人們此后不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來便利地進行操作。

目前，隨著數(shù)字化信號處理技術(shù)的不斷提高，單片機，數(shù)字信號處理器以及語音處理大規(guī)模集成電路的進步，語音合成，語音識別，語音存儲和回放技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛.本文提出的體積小巧，功耗低的數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)將完全可以替代傳統(tǒng)的語音錄放系統(tǒng).

2.2系統(tǒng)基本原理

語音采集原理是，人耳能聽到的聲音是一種頻率范圍為20Hz20kHz，而一般語音頻率最高為3.4kHz.語音的采集是指語音聲波信號經(jīng)麥克風(fēng)和高頻放大器轉(zhuǎn)換成有一定幅度的模擬量電信號，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的全過程.

本次設(shè)計的基本原理是對語音的錄音和放音進行數(shù)字化控制.其中，關(guān)鍵技術(shù)在于：為了增加語音存儲時間，提高存儲器的利用率，采用了非失真壓縮算法對語音信號進行壓縮后再存儲，而在回放是再進行解壓縮；同時，對輸入語音信號進行數(shù)字濾波以抑制雜音和干擾，從而確保了語音回放的可靠質(zhì)量.

通過設(shè)計一個GUI試驗箱，并添加相應(yīng)的控制控件，添加一個聲音文件，通過MATLAB編程，使其通過各種按鈕實現(xiàn)語音信號處理的各種功能，最終做成一個完整的語音信號處理試驗箱。

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第三章系統(tǒng)方案論證

3.1設(shè)計理論依據(jù)

3.1.1采樣定理

在進行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號中，最高頻率fmax的2倍時，則采樣之后的數(shù)字信號完整地保存了原始信號中的信息，一般實際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號最高頻率的5-10倍；采樣定理又稱乃奎斯特定理。

3.1.2采樣頻率

采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、音調(diào)、衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內(nèi)計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也就越確切，采樣頻率與聲音頻率之間有一定的關(guān)系，根據(jù)奈奎斯特理論，只有采樣頻率高于聲音信號最高頻率的2倍的時候，才能把數(shù)字信號表示的聲音還原成為原來的聲音，這就是說采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3采樣位數(shù)與采樣頻率

采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，用來衡量聲音波動變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲音文件時候使用數(shù)字聲音信號的二進制為數(shù)。采樣頻率是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對聲音信號的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實越自然。

采樣位數(shù)和采樣頻率對于音頻接口來說是最為重要的兩個基本指標(biāo)，也是選擇音頻接口的兩個重要標(biāo)準(zhǔn)。無論采樣頻率如何，理論上來說采樣的位數(shù)決定了音頻數(shù)據(jù)最大的力度范圍。每增加一個采樣位數(shù)相當(dāng)于力度范圍增加了6dB。采樣位數(shù)越多則捕獲到的信號越確切。對于采樣率來說你可以想象它類似一個照相機。顯然采樣率越高，計算機提取的圖片越多，對于原始的還原也越加確切。

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第四章GUI設(shè)計實現(xiàn)

4.1整體圖

4.1GUI圖

4.2GUI各形成圖

4.2.1語音信號的短時分析Matlab編程試驗步驟：

1．新建M文件，擴展名為“.m〞，編寫程序；2．選擇File/Save命令，將文件保存在F盤中；3．在CommandWindow窗中輸入文件名，運行程序；Matlab部分函數(shù)語法格式：

讀wav文件：x=wavread(`filename`)數(shù)組a及b中元素相乘：a.*b

創(chuàng)立圖形窗口命令：figure繪圖函數(shù)：plot(x)

坐標(biāo)軸：axis([xminxmaxyminymax])坐標(biāo)軸注解：xlabel(`?`)ylabel(`?`)

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圖例注解：legend(`?`)

一階高通濾波器：y=filter([1-0.09375],1,x)分幀函數(shù)：f=enframe(x,len,inc)

x為輸入語音信號，len指定了幀長，inc指定幀移，函數(shù)返回為n×len的一個矩陣

[x]=wavread('3.wav');sound(x);figure;

subplot(4,1,1);plot(x);

axis([1length(x)-11]);ylabel('Speech');

enhance=filter([1-0.9375],1,x);FrameLen=240;FrameInc=80;

yframe=enframe(x,FrameLen,FrameInc);amp1=sum(abs(yframe),2);subplot(4,1,2);plot(amp1);

axis([1length(amp1)0max(amp1)]);ylabel('Amp');

legend('amp1=∑│x│');

amp2=sum(abs(yframe.*yframe),2);subplot(4,1,3);plot(amp2);

axis([1length(amp2)0max(a