【正文】 technology. Transmission of information through the voice of humanity39。通過語音傳遞倍息是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息的形式。它正在直接與辦公、交通、金融、公安、商業(yè)、旅游等行業(yè)的語音咨詢與管理．工業(yè)生產(chǎn)部門的語聲控制，電話、電信系統(tǒng)的自動撥號、輔助控制與查詢以及醫(yī)療衛(wèi)生和福利事業(yè)的生活支援系統(tǒng)等各種實際應(yīng)用領(lǐng)域相接軌，并且有望成為下一代1操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的用戶界面。隨著信息科學技術(shù)的飛速發(fā)展，語音信號處理取得了重大的進展：進入70年代之后，提出了用于語音信號的信息壓縮和特征提取的線性預測技術(shù)（LPC），并已成為語音信號處理最強有力的工具，廣泛應(yīng)用于語音信號的分析、合成及各個應(yīng)用領(lǐng)域，以及用于輸入語音與參考樣本之間時間匹配的動態(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)用于語音信號處理中；而用隱馬爾可夫模型（HMM）描述語音信號過程的產(chǎn)生是80年代語音信號處理技術(shù)的重大發(fā)展，目前HMM已構(gòu)成了現(xiàn)代語音識別研究的重要基石。在方法上，隨著電子計算機的發(fā)展，以往的以硬件為中心的研究逐漸轉(zhuǎn)化為以軟件為主的處理研究。但是，在整個20世紀70年代還是有幾項研究成果對語音信號處理技術(shù)的進步和發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。進入20世紀90年代以來，語音信號采集與分析在實用化方面取得了許多實質(zhì)性的研究進展。 運行環(huán)境運行環(huán)境主要介紹了硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。在濁音段表現(xiàn)出周期信號的特征，在清音段表現(xiàn)出隨機噪聲的特征。采樣也稱抽樣，是信號在時間上的離散化，即按照一定時間間隔△t在模擬信號x(t)上逐點采取其瞬時值。 系統(tǒng)框架及實現(xiàn)1） 語音信號的采集 使用電腦的聲卡設(shè)備采集一段語音信號，并將其保存在電腦中。Ⅱ.語音信號的頻域分析信號的傅立葉表示在信號的分析與處理中起著重要的作用。濾波：濾除語音信號中的噪音部分，可采用低通濾波、高通濾波、帶通濾波和帯阻濾波，并比較各種濾波后的效果。 ，發(fā)送端將被傳輸?shù)臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換成子載波幅度和相位的映射，并進行離散傅里葉變換（IDFT）將數(shù)據(jù)的頻譜表達式變換到時域上。但信號獨立于系統(tǒng)時，F(xiàn)FT變換和IFFT變換可以被交替使用。向量y則就代表了一個信號（也即一個復雜的“函數(shù)表達式”）也就是說可以像處理一個信號表達式一樣處理這個聲音信號。顯然采樣率越高，計算機攝取的圖片越多，對于原始音頻的還原也越加精確。如果x長度是2的冪次方，函數(shù)fft執(zhí)行高速基－2FFT算法，否則fft執(zhí)行一種混合基的離散傅立葉變換算法，計算速度較慢。FIR數(shù)字濾波器的幅頻特性精度較之于IIR數(shù)字濾波器低，但是線性相位即不同頻率分量的信號經(jīng)過FIR數(shù)字濾波器后他們的時間差不變。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。另外，傅立葉表示使信號的某些特性變得更明顯，因此，它能更深入地說明信號的各項紅物理現(xiàn)象。如果x長度是2的冪次方，函數(shù)fft執(zhí)行高速基－2FFT算法，否則fft執(zhí)行一種混合基的離散傅立葉變換算法，計算速度較慢。定義短時能量為：其中N為窗長，特殊地，當采用矩形窗時，可簡化為： 自相關(guān)函數(shù)用于衡量信號自身時間波形的相似性。 語音信號的處理設(shè)計 語音信號的提取在Matlab中使用Wavread函數(shù)，可得出信號的采樣頻率為22500，并且聲音是單聲道的。)。 %確定顯示位置plot(t,x)。Amplitude39。Adjust224。 傅里葉變換的部分程序如下：x=y(44101:55050,1)。Time(s)39。 %確定頻率刻度subplot(3,1,2)。xlabel(39。 %畫倒譜圖legend(39。)。,[1024 5120])。title(39。subplot(223)。原始信號相位39。y1=fft(x1,2048)。title(39。)。axis tight。)。)。 y2=fft(x2,2048)。)。title(39。)。xlabel(39。 語音信號的低通濾波 系統(tǒng)中設(shè)計了一個截止頻率為200Hz切比雪夫—I型低通濾波器，： 低通濾波器的幅頻特性低通濾波器性能指標： wp=0．075pi，ws =0．125pi，Rp=0．25；As =50dB；經(jīng)過低通濾波器處理后，比較處理前后的波形圖的變化，： 低通濾波后波形和頻譜的變化低通濾波后，聲音稍微有些發(fā)悶、低沉，原因是高頻分量被低通濾波器衰減。還可以將處理后的語音信號保存在電腦上。通過fft變換，得出了語音信號的頻譜圖；從課題的中心來看，課題是希望將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于某一實際領(lǐng)域，這里就是指對語音的處理。當然，這些問題與不足在今后的進一步學習中，我會一步一步的去進行解決。本設(shè)計還存在許多可以改進的地方，主要有以下幾個方面：1) 本程序僅能進行一般應(yīng)用條件下的語音信號處理，功能比較單一，不能進行復雜的語音信號處理。最后，我要衷心感謝所有對我的生活和學業(yè)給予寶貴幫助的人們，感謝你們！33。3) 該程序由于編寫簡單，操作界面較小，對較大物理內(nèi)存的語音信號文件不能進行處理。本設(shè)計主要有以下優(yōu)點：1) 操作界面簡練。在這里，用到了處理數(shù)字信號的強有力工具MATLAB，通過MATLAB里幾個命令函數(shù)的調(diào)用，很輕易的在實際化語音與數(shù)字信號的理論之間搭了一座橋。Save，保存處理后的語音信號。 語音信號的高通濾波運用切比雪夫—Ⅱ型數(shù)字高通濾波器，對語音信號進行濾波處理。)。plot(f,abs(y2(1:1024)))。)。幅度39。axis tight。f=fs*(0:1023)/2048。畫出加噪后的語音信號時域和頻譜圖，與原始信號對比，可以很明顯的看出區(qū)別。原始語音信號FFT頻譜39。)。程序運行可以聽到聲音，： 語音信號的讀入與打開寫出程序并畫出它的時域波形和頻譜fs=8000。title(39。)。 sound(x,fs,bits)。 Transform，對語音信號的一部分進行傅里葉變換，并進行倒譜分析， 聲音樣本波形圖、頻譜圖和倒譜圖從上面的倒譜圖可以看出．當讀“主人，信息收到了”時，所對應(yīng)的頻率大概在200Hz左右。)。)。legend(39。ylabel(39。 %計算樣本時刻subplot(3,1,1)。與原語音信號相比，經(jīng)過調(diào)整后的信號周期變?yōu)樵瓉淼?/2，此時的語速明顯變快，即實現(xiàn)了信號的2倍頻功能。 ： 語音信號處理系統(tǒng)的操作界面然后點擊File菜單中的子菜單Input，：輸入要處理的語音信號的名稱，： 如圖中提取的語音的波形圖所示，整段音頻數(shù)據(jù)中得聲音高低起伏與錄入的聲音信號基本一致，并且可以觀察到其中包含部分高頻噪聲。Waveform39。ms2=floor(fs*)。采集數(shù)據(jù)并畫出波形圖。濁音的時間波形呈現(xiàn)出一定的周期性，波形之間相似性較好；清音的時間波形呈現(xiàn)出隨機噪聲的特性，樣點間的相似性較差。函數(shù)執(zhí)行N點的FFT，若x為向量且長度小于N，則函數(shù)將x補零至長度N；若向量x的長度大于N，則函數(shù)截短x使之長度為N；若x 為矩陣，按相同方法對x進行處理。輸出頻譜是聲道系統(tǒng)頻率響應(yīng)與激勵源頻譜的乘積。但是這個高效率是以相位的非線性為代價的。 FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)有四種： 橫截性；級聯(lián)型結(jié)構(gòu)；頻率采樣型結(jié)構(gòu)；線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)。函數(shù)執(zhí)行N點的FFT，若x為向量且長度小于N，則函數(shù)將x補零至長度N；若向量x的長度大于N，則函數(shù)截短x使之長度為N；若x 為矩陣，按相同方法對x進行處理。在語音編碼、語音合成、語音識別和語音增強等語音處理中無一例外需要提取語音中包含的各種信息。采樣頻率是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對聲音信號的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實越自然。Blip39。其中，上半部分對應(yīng)于發(fā)射機鏈路，下半部分對應(yīng)于接收機鏈路。 系統(tǒng)初步流程圖 ：信號采集信息提取信號調(diào)整信號濾波信號變換效果顯示 語音信號處理系統(tǒng)的工作流程其中信號調(diào)整包括信號的幅度和頻率的任意倍數(shù)變化。另外，傅立葉表示使信號的某些特性變得更明顯，因此，它能更深入地說明信號的各項紅物理現(xiàn)象。Ⅰ.語音信號的時域分析語音信號是一種非平穩(wěn)的時變信號，它攜帶著各種信息。 ，這段語音信號的頻率主要集中在1KHz左右，由于采樣頻率比較大，所以采樣點數(shù)就越密，所得離散信號就越逼近于原信號，頻譜也沒有發(fā)生混疊。 語音信號時域波形圖 語音信號頻域波形圖 系統(tǒng)基本要求本文是用Matlab對含噪的的語音信號同時在時域和頻域進行濾波處理和分析，在MATLAB應(yīng)用軟件下設(shè)計一個簡單易用的圖形用戶界面（GUI），來解決一般應(yīng)用條件下的各種語音信號的處理。(1) 操作系統(tǒng)：Windows XP(2) 開發(fā)環(huán)境：Matlab 2 語音信號處理的總體方案 系統(tǒng)基本概述圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱 GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。一方面，對聲學語音學統(tǒng)計模型的研究逐漸深入，魯棒的語音識別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工種經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點。從此矢量量化技術(shù)不僅在語音識別、語音編碼和說話人識別等方面發(fā)揮了重要作用，而且很快推廣到其他許多領(lǐng)域。所以