【正文】 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 基于 Matlab 的聲信號(hào)采集 與譜分析設(shè)計(jì) 姓 名： 尹青山 學(xué) 號(hào)： 202105230365 指導(dǎo)教師： 王麗麗 、 陳慶鵬 院系 (部所 )： 光電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 完成日期： 2021 年 05 月 15日 學(xué)校代碼： 10904 摘 要 聲音信號(hào)處理是研究用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和聲音 學(xué)知識(shí)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)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、最常用和最方便的交換信息形式。 Matlab 語言是一種數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，它可以將聲音文件變換為離散的數(shù)據(jù) 文件，然后利用其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力處理數(shù)據(jù)，如數(shù)字濾波、傅里葉變換、時(shí)域和頻域分析、聲音回放以及各種圖的呈現(xiàn)等，它的信號(hào)處理與分析工具箱為語音信號(hào)分析提供了十分豐富的功能函數(shù)，利用這些功能函數(shù)可以快捷而又方便地完成語音信號(hào)的處理和分析以及信號(hào)的可視化，使人機(jī)交互更加便捷。信號(hào)處理是 Matlab 重要應(yīng)用的領(lǐng)域之一。 【關(guān)鍵字】聲音 信號(hào) ； 信號(hào)處理 ； Matlab；傅里葉變換 Abstract Speech signal processing is to study the use of digital signal processing technology and knowledge of the voice signal voice processing of the emerging discipline is the fastest growing areas of information science one of the core technology. Transmission of information through the voice of humanity39。s most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of information.. Matlab language is a data analysis and processing functions are very powerful puter application software, sound files which can be transformed into discrete data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis provides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features plete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes puter interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application. 【 Keywords】 voice signal 。signal processing。matlab。fourier thansform 目 錄 第 1 章 緒論 ................................................................................................................... 1 引言 .............................................................................................................. 1 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) ...................................................................................... 2 第 2 章 譜分析在 MATLAB 中的實(shí)現(xiàn)論證 ................................................................ 4 設(shè)計(jì)理論依據(jù) .............................................................................................. 4 語音信號(hào)的分析及處理方法 ...................................................................... 5 第 3 章 語音信號(hào)的采集 ............................................................................................... 7 語音信號(hào)的特點(diǎn) .......................................................................................... 7 語音信號(hào)的采集 .......................................................................................... 7 第 4 章 語音信號(hào)的分析 ............................................................................................. 11 語音信號(hào)的時(shí)域分析 ................................................................................ 11 語音信號(hào)的頻域分析 ................................................................................ 13 語音信號(hào)的語譜圖 .................................................................................... 16 第 5 章 圖形用戶界面制作 ......................................................................................... 19 窗口界面的實(shí)現(xiàn)過程 ................................................................................ 19 用戶界面 .................................................................................................... 21 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................... 23 致謝 .............................................................................................................................. 24 基于 Matlab 的聲信號(hào)采集與譜分析設(shè)計(jì) 作者： 尹青山 第 1 頁(yè) 共 22 頁(yè) 第 1章 緒 論 引言 20 世紀(jì) 60 年代中期形成的一系列數(shù)字信號(hào)處理的理論和算法，如數(shù)字濾波器、快速傅立葉變換（ FFT）等是語音信號(hào)數(shù)字處理的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，語音信號(hào)處理取得了重大的進(jìn)展：進(jìn)入 70 年代之后，提出了用于語音信號(hào)的信息壓縮和特征提取的線性預(yù)測(cè)技術(shù)（ LPC），并已成為語音信號(hào)處理最強(qiáng)有力的工具，廣泛應(yīng)用于語音信號(hào)的分析、合成及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，以及用于輸入語音與參考樣本之間時(shí) 間匹配的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法； 80 年代初一種新的基于聚類分析的高效數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) — 矢量量化（ VQ）應(yīng)用于語音信號(hào)處理中；而用隱馬爾可夫模型（ HMM）描述語音信號(hào)過程的產(chǎn)生是 80 年代語音信號(hào)處理技術(shù)的重大發(fā)展，目前 HMM 已構(gòu)成了現(xiàn)代語音識(shí)別研究的重要基石。近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)的研究取得了迅速發(fā)展，語音信號(hào)處理的各項(xiàng)課題是促進(jìn)其發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?，同時(shí)，它的許多成果也體現(xiàn)在有關(guān)語音信號(hào)處理的各項(xiàng)技術(shù)之中 。 信號(hào)分析主要包括時(shí)域分析和頻域分析。譜分析就是頻域分析，具體是指將信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度按頻率順序展開，使其成 為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律 [1]。 頻譜分析在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中獲得日益廣泛的應(yīng)用。例如，對(duì)汽車、飛機(jī)、輪船、汽輪機(jī)等各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械、電機(jī)、機(jī)床等機(jī)器的主體或部件進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的譜分析，可以提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果，或者尋找振源和診斷故障，保證設(shè)備的安全運(yùn)行等；在聲納系統(tǒng)中，為了尋找海洋水面船只或潛艇，需要對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行譜分析，以提供有用信息，判斷艦艇運(yùn)動(dòng)速度、方向、位置、大小等。因此對(duì)譜分析方法的研究，受到人們的普遍注意和重視，是當(dāng)前信號(hào)處理技術(shù)中一個(gè)十分活躍的課題。 1965 年庫(kù)利一圖基在《計(jì)算 數(shù)學(xué)》雜志上發(fā)表快速傅里葉變換（ FFT）算法， FFT 和頻譜分析很快發(fā)展成為機(jī)械設(shè)備故障診斷、振動(dòng)分析、無線電通信、信息圖像處理和自動(dòng)控制等多種學(xué)科重要的理論基礎(chǔ)。然而長(zhǎng)期的應(yīng)用和近年來的理論分析表明：經(jīng)快速傅立葉變換得到的離散頻譜，頻率、幅值和相位均可能產(chǎn)生較大誤差，單諧波加矩形窗時(shí)最大誤差從理論上分析可達(dá)基于 Matlab 的聲信號(hào)采集與譜分析設(shè)計(jì) 作者： 尹青山 第 2 頁(yè) 共 22 頁(yè)