MATLAB课程设计报告

课题：语音信号采集与处理

目录

TOC \o "1-3" \h \z \u 一、实践目的 3

二、实践原理： 3

三、课题要求： 3

四、MATLAB仿真 4

1、频谱分析： 4

2、调制与解调： 5

3、信号变化： 8

快放： 8

慢放： 8

倒放： 8

回声： 9

男女变声： 9

4、信号加噪 11

5、用窗函数法设计FIR滤波器 12

FIR低通滤波器： 13

FIR高通滤波器： 14

FIR带通滤波： 15

一、实践目的

本次课程设计的课题为《基于MATLAB的语音信号采集与处理》，学会运用MATLAB的信号处理功能，采集语音信号，并对语音信号进行滤波及变换处理，观察其时域和频域特性，加深对信号处理理论的理解，并为今后熟练使用MATLAB进行系统的分析仿真和设计奠定基础。

此次实习课程主要是为了进一步熟悉对matlab软件的使用，以及学会利用matlab对声音信号这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。

二、实践原理：

利用MATLAB对语音信号进行分析和处理，采集语音信号后，利用MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。语音信号的“ 短时谱”对于非平稳信号, 它是非周期的, 频谱随时间连续变化, 因此由傅里叶变换得到的频谱无法获知其在各个时刻的频谱特性。如果利用加窗的方法从语音流中取出其中一个短断, 再进行傅里叶变换, 就可以得到该语音的短时谱。

三、课题要求：

eq \o\ac(○,1)利用windows 自带的录音机或者其它录音软件，录制几段语音信号(要有几种不同的声音，要有男声、女声)。

eq \o\ac(○,2)对录制的语音信号进行频谱分析，确定该段语音的主要频率范围，由此频率范围判断该段语音信号的特点(低沉or 尖锐)。

eq \o\ac(○,3)利用采样定理，对该段语音信号进行采样，观察不同采样频率(过采样、欠采样、临界采样)对信号的影响。

eq \o\ac(○,4)对采集到的语音信号进行调制与解调，观测调制与解调前后信号的变化。

eq \o\ac(○,5)实现语音信号的快放、慢放、倒放、回声、男女变声。

eq \o\ac(○,6)对语音信号加噪，然后进行滤波，分析不同的滤波方式对信号的影响。

eq \o\ac(○,7)利用MATLAB GUI 制作语音信号采集与分析演示系统。

四、MATLAB仿真

1、频谱分析：

用WINDOWS下的录音机，用单声道录制一段音乐或声音，时间在5S内。然后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。对语音信号进行快速傅立叶变换，在一个窗口同时画出信号的时域波形图和频谱图，分析语音信号的频谱特点

程序：

fs =22050;

Nbits =16;

[x,fs,Nbits] =wavread('D:\matlab\22hexian.wav') ; %读声音文件

n=length(x);

t=0:1/fs:(length(x)-1)/fs; %求出语音信号的长度

y1=fft(x,n) ; %傅里叶变换

y2=fftshift(y1); %对频谱图进行平移

f=0:fs/n:fs*(n-1)/n; %得出频点

subplot(2,1,1);

plot(t/2,x) %做原始语音信号的时域图形

title('原始信号时域波形图');

subplot(2,1,2);

plot(f,abs(y2));

title('原始信号频谱图')

仿真波形：

eq \o\ac(○,1)门铃：

eq \o\ac(○,2)和弦：

eq \o\ac(○,3)男女声：

2、调制与解调：

首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。在Matlab?中可以利用函数fft?对信号行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。

程序：

clear;

dt=1/44100;

fs=44100;

[f1,fs,nbits]=wavread('D:\1huan.wav');

figure(1);

subplot(1,1,1);

N=length(f1);

t=0:1/fs:(N-1)/fs;

plot(t,f1);