基于matlab在聲音信號采集與處理中的應(yīng)用畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-06 15:46 本頁面
【正文】 《MATLAB語言》課程設(shè)計基于MATLAB的語音信號采集與處理 [摘要] 大學(xué)課程中涉及許多復(fù)雜的數(shù)值計算與圖像處理問題，例如非線性問題，對其手工求解較為復(fù)雜，有些信號的圖像采集與處理用手工難以畫出。而MATLAB語言正是處理這些問題的很好工具，既能進行數(shù)值求解，又能繪制有關(guān)曲線，非常方便實用。另外，利用其可減少工作量，節(jié)約時間，加深理解，同樣可以培養(yǎng)應(yīng)用能力。[關(guān)鍵詞] 語音信號 雙線性變換法 MATLAB語言 圖形繪制 濾波器MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory,1984年由美國Mathworks公司推向市場。它是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛的應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)和信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作。MATLAB軟件包括五大通用功能，數(shù)值計算功能（Nemeric）、符號運算功能（Symbolic）、數(shù)據(jù)可視化功能（Graphic）、數(shù)字圖形文字統(tǒng)一處理功能（Notebook）和建模仿真可視化功能（Simulink）。其中，符號運算功能的實現(xiàn)是通過請求MAPLE內(nèi)核計算并將結(jié)果返回到MATLAB命令窗口。該軟件有三大特點，一是功能強大；二是界面友善、語言自然；三是開放性強。目前，Mathworks公司已推出30多個應(yīng)用工具箱。MATLAB在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值及優(yōu)化、數(shù)值統(tǒng)計和隨機信號分析、電路與系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學(xué)、次那好和圖像處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)以及財政金融等眾多領(lǐng)域的理論研究和工程設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。查閱資料了解可知MATLAB在信號與系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括符號運算和數(shù)值計算仿真分析。由于信號與系統(tǒng)課程的許多內(nèi)容都是基于公式演算，而MATLAB借助符號數(shù)學(xué)工具箱提供的符號運算功能，能基本滿足信號與系統(tǒng)課程的需求。例如解微分方程、傅里葉正反變換、拉普拉斯正反變換和z正反變換等。MATLAB在信號與系統(tǒng)中的另一主要應(yīng)用是數(shù)值計算與仿真分析，主要包括函數(shù)波形繪制、函數(shù)運算、沖擊響應(yīng)與階躍響應(yīng)仿真分析、信號的時域分析、信號的頻譜分析、系統(tǒng)的S域分析和零極點圖繪制等內(nèi)容。數(shù)值計算仿真分析可以幫助學(xué)生更深入地理解理論知識，并為將來使用MATLAB進行信號處理領(lǐng)域的各種分析和實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。利用MATLAB對語音信號進行分析和處理，采集語音信號后，利用MATLAB軟件平臺進行頻譜分析；并對所采集的語音信號加入干擾噪聲，對加入噪聲的信號進行頻譜分析，設(shè)計合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號。語音信號的“ 短時譜”對于非平穩(wěn)信號, 它是非周期的, 頻譜隨時間連續(xù)變化, 因此由傅里葉變換得到的頻譜無法獲知其在各個時刻的頻譜特性。如果利用加窗的方法從語音流中取出其中一個短斷, 再進行傅里葉變換, 就可以得到該語音的短時譜。2. 具體流程(1). 聲音信號的采集及分析基于聲卡進行數(shù)字信號的采集。打開我的電腦程序里面,啟動錄音機。按下開始錄音按鈕，對話筒說話,說完后停止錄音。要保存文件時,利用了計算機上的A/D轉(zhuǎn)換器,把模擬的聲音信號變成了離散的量化了的數(shù)字信號,放音時,它又通過D/A轉(zhuǎn)換器,把保存的數(shù)字數(shù)據(jù)恢復(fù)為原來的模擬的聲音信號。在 Matlab軟件平臺下可以利用函數(shù)wavread對語音信號進行采樣,得到了聲音數(shù)據(jù)變量x1,同時把x1的采樣頻率fs=22050Hz和數(shù)據(jù)位Nbits=16bit放進了MATALB的工作空間。圖figure 1為原始語音信號的時域圖形。從圖中可以看出在時域環(huán)境下,信號呈現(xiàn)出6不規(guī)則的信號峰值。通過freqz函數(shù)繪制原始語音信號的頻率響應(yīng)圖figure 2 。然后對語音信號進行頻譜分析,在Matlab中可以利用函數(shù)fft對信號行快速傅里葉變換,得到信號的頻譜圖。其錄制聲音信號過程如下：聲音224。我的電腦自帶麥克風(fēng)聲卡濾波采樣進行A/D轉(zhuǎn)換得到wave格式文件（其中從聲卡到A/D轉(zhuǎn)換是Windows自帶的錄音機）。(2). 給原信號加上一個高頻噪聲在Ma
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