【正文】 從中我切身體會(huì)到了理論和現(xiàn)實(shí)的差距，只有真正動(dòng)手去做才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在以后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)更加努力來(lái)完善設(shè)計(jì)任務(wù)。 25 圖 （ a） 海明窗濾波后波形及頻譜 圖 （ b） 切比雪夫窗濾波后波形及頻譜 26 頻率響應(yīng) freqz 函數(shù) 函數(shù) freqz 用于求數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)，其調(diào)用格式為： [h，ω ]=freqz(b， a， n) [h， f]=freqz(b， a， n， Fs) [h,ω ]=freqz(b， a， n， ’ whole’ ) [h， f]=freqz(b， a， n， ’ whole’ ， Fs) h=freqz(b， a，ω ) h=freqz(b， a， f， Fs) freqz（ b， a） 其中，函數(shù)輸入： b， a 分別為數(shù)字濾波器 z 的傳遞函數(shù)分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量； n 為復(fù)頻率響應(yīng)計(jì)算點(diǎn)數(shù)，整數(shù)，最好為 2的冪，默認(rèn)為 512； Fs為采樣頻率， f 為給定的頻率矢量；＇ whole＇表示返回的ω值為包含 z平面整個(gè)單位圓頻率矢量，即 0~2? ；默認(rèn)時(shí)，ω僅包含 z平面上半單位圓間 等間距 N 個(gè)點(diǎn)頻矢量。濾波后信號(hào)波形 39。 b1=fir1(n,wn)。波形幅值降低，但大體形狀沒(méi)變，因此濾波后信號(hào)聲音只是變小了。濾波后信號(hào)波形 39。rs=100。 22 第六章 結(jié)果分析 時(shí)間響應(yīng) MATLAB 信號(hào)處理工具箱常用的濾波器時(shí)間響應(yīng)分析工具函數(shù)有 filter，fftfilt， impz 等。由于課程設(shè)計(jì)題目中并沒(méi)要求確定的參數(shù)，所以要自己設(shè)計(jì)并使用，難點(diǎn)也在于此處。另外錄音后，如果不及時(shí)講話，結(jié)果中將會(huì)有一段比較長(zhǎng)的無(wú)效信號(hào)，錄音錄音時(shí)間不宜太長(zhǎng)也不宜太短。F:\學(xué)習(xí) \學(xué)習(xí) \ 數(shù)字信號(hào) \239。 ylabel(39。 subplot(2,1,2)。濾波后的語(yǔ)音信號(hào)的相對(duì)幅度譜 39。 %讀取濾波后的語(yǔ)音信號(hào) n2=wavread(39。)。 %顯示濾波后的相位譜圖 title(39。 xlabel(39。F:\學(xué)習(xí) \學(xué)習(xí) \ 數(shù)字信號(hào) \139。 xlabel(39。振幅（幅值） 39。 plot(w/pi,abs(h))。 %抽樣頻率 Wp=2*1600/fs。 xlabel(39。振幅 39。 plot(abs(y))。數(shù)字頻率 39。)。 %顯示語(yǔ)音信號(hào)的幅度譜圖 title(39。 F:\學(xué)習(xí) \學(xué)習(xí) \ 數(shù)字信號(hào) \139。 xlabel(39。 %對(duì)圖形添加網(wǎng)格 m=wavread(39。)。)。 shengyin=wavrecord(time*fs, fs,channel,39。 time=2。 因?yàn)闆](méi)有任何一種預(yù)測(cè)方法 能 夠準(zhǔn)確計(jì)算出所有的基音周期 , 但絕大多數(shù) 10 的點(diǎn)是比較準(zhǔn)確的 , 為此需要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平滑處理 , 常用的對(duì)基音周期軌跡的平滑有三種方法 : 中值濾波 、線性濾波、組合平滑。一般情況下用矩形窗 , 但是在本實(shí)驗(yàn)中可以自己選擇所用的窗。）基音周期是語(yǔ)音最重要的參數(shù)之一 , 根據(jù)加窗語(yǔ)音來(lái)估計(jì)基音周期 , 在 語(yǔ)音編碼 器、 語(yǔ)音識(shí)別 、說(shuō)話人識(shí)別等領(lǐng)域都很重要 。一般來(lái) 說(shuō)，采樣頻率要達(dá)到原始聲音信號(hào)最高頻率的兩倍以上，才能較好的保證原始模擬信號(hào)在數(shù)字化后不失真 。 8 第二節(jié) 聲音處理 語(yǔ)音是人類獲取信息的重要來(lái)源和利用信息的重要手段。在課程設(shè)計(jì)中，讓 我們 錄制自己的聲音，設(shè)計(jì)濾波器對(duì)聲音進(jìn)行處理，大大激發(fā)了 我 們的學(xué)習(xí)興趣，使 我們 很快地掌握編程方法和解決實(shí)際問(wèn)題的技巧 Matlab 是 MathWorks 公司于 1982 年推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化數(shù)學(xué)軟件， 被譽(yù)為“巨人肩上的工具”。把處理后的所有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存為聲音文件，與原始聲音進(jìn)行比較。 對(duì)于 FIR 濾波器，它有精確、嚴(yán)格的線性相位特性，并且可以做成既是因果的又是穩(wěn)定 的系統(tǒng)。 在目前電腦處理速度不斷提升的情況下，如果實(shí)時(shí)性要求不是非常高的情況下，使用 matlab 開(kāi)發(fā)就不存在此類問(wèn)題了。 而語(yǔ)音信號(hào)的進(jìn)一步處理分析工作選用了 matlab 平臺(tái) 。（ 2）推出了符號(hào)計(jì)算工具包。 經(jīng)幾年的校際流傳，在 Little 的推動(dòng)下，由 Little、 Moler、 Steve Bangert合作，于 1984 年成立了 MathWorks 公司，并把 MATLAB 正式推向市場(chǎng)。四達(dá)公司等單位于 90 年代初推出了首批漢語(yǔ)聽(tīng)寫機(jī)產(chǎn)品，它不僅使語(yǔ)音識(shí)別研究者受到很大鼓舞，而且使廣大公眾樹(shù)立丁對(duì)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)遲早是可以推向?qū)嶋H應(yīng)用的信心。從此矢量量化技術(shù)不僅在語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音編碼和說(shuō)話人識(shí)別等方面發(fā)揮了重要作用，而且很快推廣到其他許多領(lǐng)域。雖然這樣得到的合成語(yǔ)音顯得單調(diào)、呆板、但其學(xué)術(shù)思想是有深遠(yuǎn)意義的。 【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： ............................... 15 第二節(jié) 本章小結(jié) ................................................. 16 第五章 調(diào)試分析 ................................................... 17 第六章 結(jié)果分析 ................................................... 22 結(jié)論 ............................................................... 27 致謝 ............................................................... 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 附 件 ............................................................. 30 5 一、英文原文 ..................................................... 30 二、英文翻譯 ..................................................... 50 三、源程序 ....................................................... 63 1 前 言 語(yǔ)音信號(hào)處理，簡(jiǎn)稱語(yǔ)音處理，主要包括語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音編碼和說(shuō)話人識(shí)別等四大分支，語(yǔ)音學(xué)則是與語(yǔ)音處理密切相關(guān)的一個(gè)學(xué)科。 1