【正文】 字頻率 39。 %顯示語(yǔ)音信號(hào)的相位譜圖 title(39。)。數(shù)字頻率 39。 %顯示語(yǔ)音信號(hào)的幅度譜圖 title(39。 grid。)。8000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的 FFT 相位譜 39。 grid。)。8000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的 FFT 幅度譜 39。 %讀取原始語(yǔ)音信號(hào) x=fft(n,8000)。)。)。采樣點(diǎn)數(shù) 39。 %顯示濾除無(wú)效點(diǎn)后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖 title(39。F:\畢業(yè) \畢業(yè) \139。振幅 39。 %注明圖形標(biāo)題 xlabel(39。 plot(n)。 %存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào) 二、去除無(wú)效點(diǎn)并與原始信號(hào)比較： %原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域圖與濾除無(wú)效點(diǎn)后語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域圖的比較 n=wavread(39。)。double39。 fprintf(39。 fprintf(39。 11 IIR 低通、高通、帶通數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)采用雙線(xiàn)性原型變換公 式： 表 變換類(lèi) 型 變換關(guān)系式 備 注 低通 高通 帶通 為帶通的上下邊帶臨界頻率 以低通數(shù)字濾波器為例，將設(shè)計(jì)步驟歸納如下： 確定數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)：通帶臨界頻率 fp、阻帶臨界頻率 fr；通帶內(nèi)的最大衰減 Ap；阻帶內(nèi)的最小衰減 Ar；采樣周期 T； 確定相應(yīng)的數(shù)字角頻 率，ω p=2π fpT；ω r=2π frT； 計(jì)算經(jīng)過(guò)預(yù)畸的相應(yīng)模擬低通原型的頻率 根據(jù)Ω p和Ω r計(jì)算模擬低通原型濾波器的階數(shù) N，并求得低通原型的傳遞函數(shù) Ha(s)； 用上面的雙線(xiàn)性變換公式代入 Ha(s)，求出所設(shè)計(jì)的傳遞函數(shù) H(z)； 分析濾波器特性，檢查其指標(biāo)是否滿(mǎn)足要求。實(shí)驗(yàn)中可以自己選擇采用哪種濾波方法。 (2) 計(jì)算加窗語(yǔ)音的短時(shí)自相關(guān)函數(shù) , 選取短時(shí)自相關(guān)函數(shù)的局部最大點(diǎn) 。矩形窗函數(shù)可表示為 w (n) =1 0 = N = N 1 0 其它 假設(shè) S(n)是原始語(yǔ)音 , Sw(n)是加窗語(yǔ)音 , 非零區(qū)間為 n= 0～ N1, 即Sw(n)=S(n)w(n) Sw(n)的自相關(guān)函數(shù)就是 S(n)的短時(shí)自相關(guān)函數(shù) , 定義為 Rw(l)=ΣSw(n)Sw(n+l) 式中 : l∈ [N+1,n1]。根據(jù)這個(gè)性質(zhì)可以判斷一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)是清音還是濁音 , 還可以確定其基音周期。由信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)可知 , 若原始信號(hào)是周期的 , 則其自相關(guān)函數(shù)也是周期的 , 且自相關(guān)函數(shù)的周期就是原始信號(hào)的周期。而每個(gè)采樣樣本的音量就近似的對(duì)應(yīng)這 256 個(gè)等級(jí)中的一個(gè)，也就相應(yīng)的獲得一個(gè)數(shù)字編碼。 然后，對(duì)每個(gè)采樣樣本進(jìn)行數(shù)字化處理。必須把數(shù)字聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬聲音信號(hào)，然后再輸出到揚(yáng)聲器，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為 “ 數(shù)模轉(zhuǎn)換 ” 。語(yǔ)音信號(hào)處理是一門(mén)發(fā)展十分迅速，應(yīng)用非常廣泛的前沿交叉學(xué)科，同時(shí)又是一門(mén)跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用研究領(lǐng)域和新興技術(shù)。 Matlab 的首創(chuàng)者是在數(shù)值線(xiàn)性代數(shù)領(lǐng)域頗有影響的 Cleve Moler 博士，他也是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng) MATLAB 產(chǎn)品的美國(guó) Mathworks 公司的創(chuàng)始人之一。 Matlab 的含義是矩陣實(shí)驗(yàn)室（ MATRIX LABORATORY）。 針對(duì)電話(huà)信道（最高 3500Hz），設(shè)計(jì)一個(gè) FIR 或 IIR 濾波器進(jìn)行濾波，把抽樣率轉(zhuǎn)變?yōu)?7000Hz/s，并進(jìn)行頻譜分析，得到幅度和相位譜。 第二節(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 熟悉并掌握 MATLAB 中有關(guān)聲音（ wave）錄制、播放、存儲(chǔ)和讀取的函數(shù)。 6 第二章 設(shè)計(jì)摘要 第一節(jié) 設(shè)計(jì)介紹 用 MATLAB 軟件中有關(guān)聲音 文件進(jìn)行錄制處理、播放、存儲(chǔ)和讀取的函數(shù)錄制一段聲音，然后對(duì)錄制的聲音進(jìn)行頻譜分析，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的濾波器，對(duì)錄制的聲音進(jìn)行濾波處理，把處理后的所有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存為聲音文件。所以 FIR 濾波器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。模擬濾波器設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一套相當(dāng)成熟的方法，它不但有完整的設(shè)計(jì)公式，而且還有較為完整的圖表供查詢(xún)，因此充分利用這些已有的資源將會(huì)給數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的方便。 第二節(jié) 濾波器簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)在 matlab 平臺(tái)上，設(shè)計(jì)了 IIR 和 FIR濾波器各種類(lèi)型的濾波器。 Matlab 幾乎可以在各種機(jī)型和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，所以在可移植性和可擴(kuò)充性上， matlab 遠(yuǎn)優(yōu)越于其他的高級(jí)編程語(yǔ)言。 MATLAB 是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專(zhuān)門(mén)以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。從 1997 年春的 版起，后歷經(jīng) 、 、 、 、 等多個(gè)版本的不斷改進(jìn)， MATLAB“面向?qū)ο蟆钡奶攸c(diǎn)愈加突出，數(shù)據(jù)類(lèi)型愈加豐富，操作界 4 面愈加友善。一個(gè)以 Maple 為“引擎”的 Symbolic Math Toolbox 。Mathcad 因其提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。從這時(shí)起，MATLAB 的內(nèi)核采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，而且除原有的數(shù)值計(jì)算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。目前正在考慮改進(jìn)性能、開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。但是，這一時(shí)期的漢語(yǔ)聽(tīng)寫(xiě)機(jī)系統(tǒng)基本上都是基于特定人孤立音節(jié)識(shí)別技術(shù)的。 IBM公司于 1997 年推出的漢語(yǔ)聽(tīng)寫(xiě)機(jī)產(chǎn)品，為語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在漢字輸入方面的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路。 80 年代以來(lái)出現(xiàn)的語(yǔ)音處理技術(shù)產(chǎn)品化的熱潮，與上述三種技術(shù)的推動(dòng)作用是分不開(kāi)的。 70 年代中對(duì)語(yǔ)音處理技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步產(chǎn)生決定性影響的倒是另外三項(xiàng)研究成果：① 70 年代初，動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)用于語(yǔ)音識(shí)別，此后隱馬爾可夫模型法也獲得初步成功，使語(yǔ)音識(shí)別研究在匹配算法方面開(kāi)辟了新思路；② 70 年代中 Itakura 提出的線(xiàn)性預(yù)測(cè)殘差原理成功地用于語(yǔ)音識(shí)別，后來(lái)又用于語(yǔ)音編碼。共振蜂合成法就是源于這一思想的，它至今還被認(rèn)為是 種較好的語(yǔ)音合成方法。這一發(fā)明奠定了語(yǔ)音產(chǎn)生模型的基本思想，在語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。 語(yǔ)音處理研究的歷史可以追溯到 1876 年貝爾 (Bell)發(fā)明電話(huà)，那是首次采用聲電、電聲轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離語(yǔ)音通信。 先對(duì)一語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣、快速傅里葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 Matlab語(yǔ)音信號(hào)處理 單 位（系別） ： 電子信息工程系 學(xué) 生 姓 名 ： 何謹(jǐn)西 (何赟 ) 專(zhuān) 業(yè) ： 電子信息工程 班 級(jí) ： 01120802 學(xué) 號(hào) ： 0112080225 指 導(dǎo) 教 師 ： 唐伶 俐 答辯組 負(fù)責(zé)人 ： 填表時(shí)間： 20 年 月 重慶郵電大學(xué) 移通學(xué)院 教務(wù)處制 摘 要 在本文中，我們分別研究了在 MATLAB 環(huán)境下 FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器完全設(shè)計(jì)等方法。 本文利用不同的濾波器研究了 MATLAB 環(huán)境下的語(yǔ)音處理技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】 語(yǔ)音信號(hào)處理 數(shù)字濾波器 MATLAB 3 ABSTRACT In this thesis, the plete designs under MATLAB are studied. The typical design gets the technical parameters from digital filters that should bedesigned, and then transformed into the analog parameters of a lowpass analog filterprototype. The prototype is converted into the analog lowpass, highpass, bandpassand the bandstop filters respectively, which are transformed into the digital ones. The plete design uses the given functions and releases the lowpass, highpass,bandpass and the bandstop filters directly. Butterworth, Chebyshev and Cauer filtersare used for the implementations. In the FIR filter designs, Chebyshev and Hamming windows are used for abmdpass filter. Their frequency responses are pared. The advantage of Hamming window is shown on all bands. Finally, the pronunciation processing functions using filters under MATLAB are studied. First carry on a sample, the FFT to a speech signal, get the frequency chart characteristic of filt with the filter which have designer, relatively filter wave in front and back the wave of the speech signal form and frequency speech signal finally returned to put a processing in front and back.. 【 Key words】 Speech signal processing Digital filter MATLAB 4 目 錄 前 言 .............................................................. 1 第一章 MATLAB 語(yǔ)音信號(hào)處理簡(jiǎn)介 ..................................... 3 第一節(jié) MATLAB 簡(jiǎn)介 ............................................... 3 第二節(jié) 濾波器簡(jiǎn)介 ................................................. 4 第二章 設(shè)計(jì)摘要 ..................................................... 6 第一節(jié) 設(shè)計(jì)介紹 ................................................... 6 第二節(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ................................................... 6 第三章 設(shè)計(jì)原理 .................................................... 7 第一節(jié) 相關(guān)軟件介紹 .............................................. 7 第二節(jié) 聲音處理 ................................................... 8 第三節(jié) IIR 數(shù)字濾波器的 設(shè)計(jì) ...................................... 10 一、激響應(yīng)不變法 ............................................... 10 二、雙線(xiàn)性變換法 ............................................... 10 第四章 設(shè)計(jì)過(guò)程 ................................................... 12 第一節(jié) 程序源代碼 ............................................... 12 一、錄制原始聲音信號(hào)并存儲(chǔ)： ................................... 12 二、去除無(wú)效點(diǎn)并與原始信號(hào)比較： ............................... 12 三、取 8000 和 16000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析： .......................... 13 三、設(shè)計(jì)濾波器存儲(chǔ)過(guò)濾信號(hào)： ................................... 14 四、慮波后信號(hào)和原始信號(hào)的比較： ................