【正文】 我尤其感謝我的指導(dǎo)老師，通過他的幫助我才確定了畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向，在審閱我的稿件時(shí)提出了許多寶貴的意見。由于使用MATLAB計(jì)算，操作時(shí)會(huì)遇到一些采樣率過高或者體積較大的音頻信號因內(nèi)存不足的原因無法讀取，因此軟件亦不適合大文件的濾波。利用了雙線性法設(shè)計(jì)了多數(shù)的濾波器。首先：在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，錄制后選取的音頻文件采樣率普遍約為:FS=22050，或是上述采樣頻率的一半。在MATLAB中打開GUI點(diǎn)擊相應(yīng)的按鍵便能夠啟動(dòng)相關(guān)聯(lián)的M文件，對音頻信號可進(jìn)行加噪和濾波的功能。CALLBACK命令使用方法：hObject: 圖形界面的句柄。 GUI設(shè)計(jì)流程：1在MATLAB中點(diǎn)擊新建打開圖形用戶界面2選擇blankGUI選項(xiàng)3拖動(dòng)需要數(shù)量的按鈕到右邊網(wǎng)格 操作步驟如上圖所示，如果需對已有的GUI進(jìn)行更改則選擇打開現(xiàn)有的GUI。CallBack屬性：是連接程序界面整個(gè)程序系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性功能的紐帶。b=k*B。 %%%%%%%%%%%chb1ap%%%%%%%%%%%%%%function [b,a]=u_chb1ap(N,Rp,Omegac)[z,p,k]=cheb1ap(N,Rp)。對比濾波前后的信號，濾波后的信號更加平滑，因此在MATLAB上進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)可行。)。原信號波形39。%求濾波后的信號%利用雙線性變換實(shí)現(xiàn)頻率響應(yīng)S域到Z域的變換title(39。)。y=s+*rand(1,N)。但是保存后的濾波器并不能直接使用，需要對其生成的M文件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷囊允蛊淠軌蛘_的處理對應(yīng)的矩陣。此工具箱為使用者提供了一個(gè)圖形化的濾波器設(shè)計(jì)與分析的界面，它可以更加直觀的顯示出濾波器的各類參數(shù)，如濾波器的頻幅響應(yīng)，相位響應(yīng)，零極點(diǎn)的分布圖等。stop39。 函數(shù)fftfilt 函數(shù)fftfilt的調(diào)用格式為：y=fftfilt(b,x) 該格式是利用基于FFT的重疊相加法對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，這種頻域?yàn)V波技術(shù)只對FIR濾波器有效。該方法克服了頻譜混疊現(xiàn)象，但帶來了頻率坐標(biāo)變換的非線性：，由模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)公式為： 窗函數(shù)法： 　　理想濾波器單位脈沖響應(yīng)Cn往往都是無限長序列，而且是非因果的，但FIR的濾波器系數(shù)h(n)長度是有限的，最簡單的辦法就是按濾波器系數(shù)長度直接截取其一段來代替。具體設(shè)計(jì)步驟如下： （1）確定所需類型數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)。高通濾波器是指車載功放中能夠讓中、高頻信號通過而不讓低頻信號通過的電路，其作用是濾去音頻信號中的低音成分，增強(qiáng)中音和高音成分以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的中音和高音單元。選擇一個(gè)具體的窗函數(shù)之后，根據(jù)所設(shè)計(jì)濾波器的參數(shù)來計(jì)算所需的階數(shù)、此窗函數(shù)的表達(dá)式。故我們需要對此采樣函數(shù)進(jìn)行截?cái)嗵幚?。通常這個(gè)過程中還存在預(yù)扭曲的問題（這只是雙線性變換法所需要注意的問題，脈沖響應(yīng)不變法不存在這種問題）。 它的基本工作原理是利用離散系統(tǒng)的特性對系統(tǒng)輸入信號進(jìn)行加工和變換， 改變輸入序列的頻譜或信號波形， 讓有用的頻率分量通過， 抑制無用的信號分量輸出，根據(jù)其頻率特性同樣可以分為低通，高通，帶通，帶阻。xlabel(39。幅度39。plot(y2)。頻率39。)。title(39。Value39。所以在設(shè)計(jì)中也添加了這種功能，通過相關(guān)的處理可以使語音信號的聲音特征產(chǎn)生一定的變化。程序內(nèi)容為：對原語音信號處理保存后播放并畫出時(shí)域波形圖，有音量增大的效果。,39。,39。,39。在實(shí)際應(yīng)用中這些噪聲能夠?qū)υ镜男盘栐斐筛蓴_，影響信號的正常讀取，這時(shí)便需要采用濾波器對唄噪聲污染的信號進(jìn)行濾波，如此才能夠正常讀取相應(yīng)的音頻文件。,39。加噪時(shí)域波形圖39。)。grid。title(39。對語音信號添加噪聲及其頻譜分析的主要程序如下：clear在設(shè)計(jì)中使用的是直接產(chǎn)生高斯噪聲的RANDN函數(shù)，實(shí)驗(yàn)采用的是MATLAB中的隨機(jī)函數(shù)rand產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，通過對噪聲信號的加入以此來實(shí)現(xiàn)模仿語音信號被污染，并對添加噪聲后的文件進(jìn)行頻譜分析。,39。,39。sound(y,fs,nbits)。編寫M文件，定義名稱為tryed：clear數(shù)字濾波器有多種分類，根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時(shí)域特征，可將數(shù)字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限長沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。 matlab數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)簡述濾波器設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)建滿足指定濾波要求的濾波器參數(shù)的過程。用法實(shí)例：t=linspace(0,2*pi,500)。由于本次分析的音頻信號文件抽樣點(diǎn)數(shù)過多，最少的點(diǎn)數(shù)仍約為1W點(diǎn)，使用原離散傅里葉變換函數(shù)會(huì)造成計(jì)算機(jī)運(yùn)行的內(nèi)存空間不足，故此次采用快速傅里葉變換。函數(shù)表達(dá)式%26rdquo。確定文件是否在MATLAB的索引區(qū)域內(nèi)，如果不在，使用讀取命令的時(shí)候必須附加音頻文件的地址。 這是時(shí)域采樣定理的一種表述方式。對于采樣率來說你可以想象它類似于一個(gè)照相機(jī)。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。WGN， AWGN。 本課題的研究內(nèi)容在本科題中，所要研究的內(nèi)容首先是語音的錄入部分和對錄入的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜的分析并畫出其圖像。T和NTT都對語音識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)用化研究投以巨資。在實(shí)踐上，實(shí)現(xiàn)了基于線性預(yù)測倒譜和DTW技術(shù)的特定人孤立語音識(shí)別系統(tǒng)。對于頻域來說，大概有8種波形可以讓我們分析：矩形方波，鋸齒波，梯形波，臨界阻尼指數(shù)脈沖波形，三角波，余旋波，余旋平方波，高斯波。MATLAB是一種功能強(qiáng)大、效率高、交互性好的數(shù)值計(jì)算和可視化計(jì)算機(jī)高級語言，它將數(shù)值分析、信號處理和圖形顯示有機(jī)地融合為一體，形成了一個(gè)極其方便、用戶界面友好的操作環(huán)境。to deal with the audio in which be polluted ,after it ,The system will draws two waveform picture:before filtering and after filtering. And through theseto specify the contentin more detailthe mathematical function【關(guān)鍵詞】 matlab 語音信號處理 數(shù)字濾波器 傅里葉變換Based on MATLAB of the signal processingAudio processing本次使用了MATLAB軟件，綜合運(yùn)用GUI界面設(shè)計(jì)、各種函數(shù)調(diào)用等來實(shí)現(xiàn)音頻信號的傅里葉變換及濾波，程序界面簡練，操作簡便，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。with using MATLAB software. 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。signal frequencyof audio filesthroughare:同時(shí)，聲音也是人與機(jī)器之間進(jìn)行通信的重要工具，它是一種理想的人機(jī)通信方式，因而可為信息處理系統(tǒng)建立良好的人機(jī)交互環(huán)境，進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)和其他智能機(jī)器的應(yīng)用，提高社會(huì)的信息化程度。其中后者較好地解決了語音信號產(chǎn)生模型的問題，對語音識(shí)別的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。ANN和HMM模型建立的語音識(shí)別系統(tǒng)，性能相當(dāng)。目前市場上出現(xiàn)了語音識(shí)別電話、語音識(shí)別記事本等產(chǎn)品，如美國VPTC公司的VoiceOrganizer和法國的Parrot等。需要實(shí)現(xiàn)按鍵執(zhí)行信號播放，加噪聲和濾波的功能。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。無論采樣頻率如何，理論上來說采樣的位數(shù)決定了音頻數(shù)據(jù)最大的力度范圍。頻帶為F的連續(xù)信號f(t)可用一系列離散的采樣值f(t1),f(t1177。求法：A：短時(shí)信號；B：短時(shí)頻譜；C：對數(shù)頻譜； D：倒譜系數(shù)；E：對數(shù)頻譜包絡(luò)； F：基本周期 信號采集過程使用windows系統(tǒng)自帶的錄音軟件進(jìn)行錄音。%采樣值放在向量y中。則其相應(yīng)的打開命令：y=wavread（voc1）sound(x,fs,bits)。設(shè)x(n)是一個(gè)長度為M的有限長序列， 則定義x(n)的N點(diǎn)離散傅里葉變換為： 按照公式進(jìn)行計(jì)算稱為DFT的直接計(jì)算方法。X(k)的后一半序列和前一半序列時(shí)對稱的。subplot(2,1,2)。更準(zhǔn)確的指定可能需要實(shí)現(xiàn)最小階數(shù)的濾波器、需要實(shí)現(xiàn)任意形狀的濾波器形狀或者需要用fir濾波器實(shí)現(xiàn)。(2)利用MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算功能進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以快速有效地設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，大大地簡化了計(jì)算量，直觀簡便。s39。figure。波形圖39。頻譜圖39。 程序運(yùn)行結(jié)果：如圖所示，展示的是一段語音信號的時(shí)域和頻域波形 對采集信號進(jìn)行加噪聲處理。Y = randn(m,n,p,...) 或 Y = randn([m n p...])產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)組。s39。S=fft(s)。)。bold39。plot(abs(Y),39。fontweight39。)。加噪頻域波形圖39。grid。all。figure。原圖39。改圖39。 sound(x)wavwrite(x,fs,bits,39。在低配置的電腦系統(tǒng)中較為重要。string39。endfigure(4)。)。原始信號頻譜39。%重采樣y2=resample(ft,1,Fs/fre)。時(shí)間39。title(39。)。這一點(diǎn)我們可以讓軟件來實(shí)現(xiàn)。通常這個(gè)理想的低通濾波器在頻域上是一個(gè)矩形窗。通常根據(jù)所加的窗函數(shù)的不同，對采樣信號加窗后，在頻域所得的低通濾波器的阻帶衰減也不同。低通濾波器在信號處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)（moving average)所起的作用；低通濾波器有很多種，其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器。對低通濾波器，有濾波器系數(shù)計(jì)算公式： 　　 　 對高通濾波器，有濾波器系數(shù)計(jì)算公式： 　　 　 對帶通濾波器，有濾波器系數(shù)計(jì)算公式： 　　 　 例如，以FIR低通濾波器設(shè)計(jì)為例，設(shè)采樣頻率FN＝10kHz，截止頻率f1=1kHz ,有： 　　 雙線性變換法與窗函數(shù)法雙線性變換：雙線性變換法常用于模擬濾波器轉(zhuǎn)數(shù)字濾波器，雙線性變換法為了克服頻譜混疊現(xiàn)象，采用非線性頻率壓縮方法，將整個(gè)頻率軸上的頻率范圍壓縮到之間，再用轉(zhuǎn)