【導讀】學號07117020333編號2020170333研究類型應用研究分類號TP36. 畢業(yè)論文（設計）。論文題目基于Matlab的語音信號的仿真與分析。所在院系教育信息與技術學院。專業(yè)名稱信息工程。完成時間2020年5月20日。湖北師范學院學士學位論文（設計）誠信承諾書。學生姓名張志豪學號2020207020333. 畢業(yè)論文（設計）內(nèi)容除特別注明和引用外，均為本人觀點，不存在剽竊、抄襲。他人學術成果，偽造、篡改實驗數(shù)據(jù)的情況。如有違規(guī)行為，我愿承擔一切責任，接受學校的處理。我承諾在指導學生畢業(yè)論文（設計）活動中遵守學校有關規(guī)定，恪守學術規(guī)。指導教師（簽名）：

　　

【正文】 le(39。濾波前信號的頻譜 39。)。 ylabel(39。amplitude39。)。xlabel(39。frequency(hz)39。)。 y=filter(b,a,x)。 Y=fft(y)。 subplot(323)。plot(y)。 title(39。IIR 濾波后信號的波形 39。)。 ylabel(39。amplitude39。)。xlabel(39。time(ms)39。)。 subplot(324)。plot(abs(y))。axis([0,6144,0,1])。 title(39。IIR 濾波后信號的頻譜 39。)。 ylabel(39。amplitude39。)。xlabel(39。frequency(hz)39。)。 z=fftfilt(b,x)。 Z=fft(z)。subplot(325)。plot(z)。 title(39。FIR 濾波后信號的波形 39。)。 ylabel(39。amplitude39。)。xlabel(39。time(ms)39。)。 subplot(326)。plot(abs(z))。axis([0,6144,0,1])。 title(39。FIR 濾波后信號的頻譜 39。)。 ylabel(39。amplitude39。)。xlabel(39。frequency(hz)39。)。 得到結果如圖 46 所示： 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 17 圖 46 帶阻濾波器 圖形用戶界面 的 制作 MATLAB 中圖形用戶界面的制作有兩種方法： M 文件和 GUIDE，本設計采用 GUIDE 的方法制作 GUI。 (1)新建一個空白 GUI 模板：進入 MATLAB 程序界面以后執(zhí)行File→New→GUI 過程，即可進入 (2)選擇空白模板選項條，單擊 OK，一個空白 GUI 模板生成 (3)按鈕設計：按鈕鍵又稱命令按鈕或按鈕，是小的長方形屏幕對象，常常在對象本身標有文本。將鼠標指針移至對象，單擊鼠標按鈕執(zhí)行由回調(diào)字符串所定義的動作。單擊空間框左側的 Push Button 按鈕，在圖形編輯框中確定其位置后單擊鼠標左鍵即可放置 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 18 現(xiàn)在開始編寫回調(diào)函數(shù)，確定按鈕功能。在按鈕上單擊鼠標右鍵，選擇view callbacks→callback 即可在 M 文件中找到該按鈕的回調(diào)函數(shù)位置。然后編寫功能函數(shù)，本設計中該按鈕的功能是繪制原始波形，那么只需要讀取語音信號并畫出波形。 (4)圖形用戶界面功能說明： 本文設計的最終圖形用戶界面有語音信號的錄入打開功能，可以錄入打開 “.wav”格式的語音信號。左面板上的分析項目功能按鈕有：聲音播放，原始波形，原始頻譜等。點擊這些功能按鈕就可以讀入語音信號進行相應的分析。 另外在面板中還設計了定點分析的功能按鈕，可以對語音信號進行定點分析。面板的下方設有四個功能區(qū)，分別是 N 階高通濾波功能區(qū)， N 階低通濾波功能區(qū)， 2N 階帶通濾波功能區(qū)， 2N 階帶阻濾波功能區(qū)，而且每種濾波分為 IIR、 FIR 濾波。 面板右上方是顯示區(qū)域。具體圖形用戶界面如圖 47 所示： 圖 47 圖形用戶界面 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 19 5． 語音信號分析處理 Simulink 動態(tài)仿真設計 Simulink 中的模塊設計 在語音信號分析處理 Simulink 動態(tài)仿真設計中，設計了兩個大的仿真項，分別是語音信號波形分析處理的動態(tài)仿真，語音信號頻譜的分析處理動態(tài)仿真。分別如圖 51 和 52所示 : 圖 51波形分析處理的動態(tài)仿真 圖 52頻譜分析處理的動態(tài) 仿真 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 20 Simulink 的模塊說明 (1)選擇系統(tǒng)所需模塊， 本文對語音信號的分析處理模塊來源于 Simulink中的 信號處理工具箱（ Signal Processing Toolbox） 。 如圖 53所示： 圖 53選擇系統(tǒng)所需模塊 (2)系統(tǒng)模塊說明 源模塊 ： (From Wava File)來自數(shù)據(jù)文件 讀取數(shù)字語音信號 。 系統(tǒng)模塊 ：數(shù)字濾波器，為系統(tǒng)設置不同的濾波器進行濾波。 顯示模塊 ：用 Time Scope 和 FFT Scope 分別顯示波形和頻譜特征。 系統(tǒng)結構如圖 54 所示： 圖 54 系統(tǒng)模 塊結構 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 21 Simulink 環(huán)境中信號處理的仿真與調(diào)試 系統(tǒng)仿真 首先需要設置好系統(tǒng)模塊，設置與用戶界面一致的濾波器及其參數(shù) ， 如圖 61所示 。 原始信號 波形動態(tài)仿真演示結果如圖 62所示。 圖 61 濾波器參數(shù)設置 圖 62 原始波形動態(tài)仿真 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 22 6． 總結 與展望 本次畢業(yè)設計從選定題目到現(xiàn)在完成初稿，我對《基于 Matlab 的 語音 信號的仿真與分析 》這一設計題目有著一個循序 漸進的認識過程。從開始的盲目，然后質(zhì)疑，再到嘗試，最后到定稿統(tǒng)籌思路。這一過程也就是我對自己畢業(yè)設計的認識與總結的過程。 本次仿真設計的 創(chuàng)新之處在于在靜態(tài)圖形界面的仿真中集成了 Simulink所需分析處理仿真項目，并且設計是開放的即可以用設計好的圖形界面導入其他需要分析的語音信號 。另外就是本次仿真設計運用靜態(tài)與動態(tài)仿真相結合，實現(xiàn)了語音信號基礎分析處理仿 真的生動性，對本科教學中引導學生直觀觀察和研究數(shù)字信號處理有一定 的作用。雖然本次仿真設計 沒能達到像許多音頻處理軟件那樣實際的應用功能，但在本次語音信號分析處理仿真 中 可以實現(xiàn)對各種語音 信號 進行波形、頻譜分析和濾波處理。在本次仿真設計的基礎上，可以拓展到更為復雜的語音識別系統(tǒng)的波形、頻譜 分析實現(xiàn) 更為廣泛的功能?？傊敬畏抡婢哂谢A性和拓展性，可以 不斷地向更為實用的復雜的語音處理系統(tǒng)進行延伸。 當然本仿真系統(tǒng)存在一定的問題，比如濾波器的設計上過于簡單， 對語音信號分析處理項目相對單一， 這需要 我 日后對數(shù)字信號處理的不斷深入的學習 和知識延伸。 最后， 雖然我的本科畢業(yè)設計接近尾聲，但這個設計的過程是對我很有幫助的。以后我可能走向 IT 的其他領域，但這 點點滴滴的知識和認知會串聯(lián)起來 。 在語音信號處理的這個領域我將會一直關注，因為現(xiàn)在的 IT 界實現(xiàn)人 機 互動主要是人機觸屏式交互，我相信未來的主流人機 互動 將是人機語音 式 交 互。 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 23 致謝 隨著本科畢業(yè)設計接近尾聲，伴隨著我四年的大學生活也即將結束。 在這大學四年里 有很多學習、生活、工作的美好記憶。在這畢業(yè)前夕有浮躁與展望，我也靜下心來思考我的大學和展望未來的研究生 生活 。 畢業(yè)設計作為大學畢業(yè)的一部分，我也靜心認真地 進行 這項工作 。現(xiàn)在是畢業(yè)設計的尾聲了，在里這首先感謝田老師對我論文的指點與幫助，使我能夠順利完成論文。特別是在我的畢業(yè)設計進行到困難時期，田老師提出了上千字的修改和評審意見，我對此十分的感謝。當然在我們學院信息工程 專業(yè) 本科學習中，我受益于我們院許多 老師。在這 四年的學習中，我專業(yè)知識上得以提升，為人處事也得以不斷改進， 在此十分感謝他們對我的指引與幫助。 最后 再次感謝教育信息與技術學院的老師們，感謝湖師樸實真誠的同學 ，很高興與大家相遇在教育信息與技術學院。祝大家開心平安！ 湖北師范學院 2020屆教育信息與技術學院學士學位論文（設計） 24 參考文獻 [1] 劉益成，孫祥娥 .數(shù)字信號處理 [M].電子工業(yè)出版社 ， 2020. [2] 樓順天 .基于 MATLAB 的系統(tǒng)分析與設計 [M] .西安電子科技大學出版社 ， 1998. [3] 從玉良 . 數(shù)字信號處理原理及其 MATLAB 實現(xiàn) [M] .電子工業(yè)出版社 ， 2020. [4] 李杰 .信號處理 MATLAB 實驗教程 [M].北京大學出版社 ， 2020. [5] 李穎 .Simulink 動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真 [M].西安電子科技大學出版社， 2020. [6] 朱陽燕 .基于 MATLAB/Simulink 的 PSK傳輸系統(tǒng)仿真 [J] .IT 技術論壇， 2020（ 6） . [7] 薛定宇 .基 于 MATLAB 的系統(tǒng)仿真技術與應用 [M].清華大學出版社 ， 2020. [8] 姚天任 .數(shù)字語音處理 [M].華中科技大學出版社， 1991. [9] 劉衛(wèi)國 .MATLAB程序設計教程 [M].中國水利水電出版社， 2020. [10] 張登奇 .基于 MATLAB的音頻信號處理技術實現(xiàn) [J].電腦知識與技術 ， 2020(2).