【正文】 時域和頻域進行濾波處理和分析，在 Matlab應(yīng)用軟件下設(shè)計一個簡易圖形用戶界面（ GUI），來解決一般應(yīng)用條件下的 10 各種語音信號處理。它包括的主要方面有：語音的識別，語言的理解，語音的合成 ,語音的增強 ,語音的數(shù)據(jù)壓縮等。例如，創(chuàng)建一個 Push Button 對象，并設(shè)計該對象的屬性值。 GUI 設(shè)計窗口的菜單欄有 File、 Edit、 View、 Layout、 Tools 和Help 6 個菜單項，使用其中的命令可以完成圖形用戶界面的設(shè)計操作。選擇不同的 GUI 設(shè)計模式時，在 GUI 設(shè)計窗口中顯示的結(jié)果是不一樣的。 當(dāng)用戶選擇不同的模板時，在 GUI 設(shè)計模板界面的右邊會顯示與該模板對應(yīng)的 GUI 圖形。 2）圖形用戶界面設(shè)計 ① GUI 設(shè)計模板 在 Matlab 主窗口中，選擇 File 菜單中的 New 菜單項，再選擇其中的GUI 命令，就會顯示圖形用戶界面的設(shè)計模板。與早期計算機使用的命令行界面相比，圖形界面對于用戶來說更為簡單易用。 4）圖形句柄：圖形句柄即 Matlab 的圖形系統(tǒng)，該系統(tǒng)既包括二維和三維數(shù)據(jù)的可視化、圖像處理、動畫和圖形描述等高級命令，又包括允許用戶完全自定義圖形，并在 Matlab 應(yīng)用程序中建立自己的圖形界面的低級命令。 2） Matlab 數(shù)學(xué)函數(shù)庫：該庫收集了大量的從基本函數(shù)（求和、三角運算、復(fù)雜算術(shù)等）到復(fù)雜函數(shù)（矩陣求逆、求矩陣特征值、貝塞爾函數(shù)和快速傅立葉變換等）的計算算法。 Matlab 的主要組成部分： 1）開發(fā)環(huán)境：開發(fā)環(huán)境是幫助用戶使用 Matlab 函數(shù)和文件的工具的集合，這些工具中許多都是圖形用戶界面。下面對 Matlab 的主要組成部分和圖形用戶界面（ GUI）作簡單介紹。 Matlab 是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）的簡稱，是美國 MathWorks 公司 發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。在本文中主要采用 IIR 濾波器。相反， FIR 濾波器卻可 以得到嚴(yán)格的線性相位，然而由于 FIR 濾波器傳輸函數(shù)的極點固定在原點，所以只能用較高的階數(shù)獲得高的選擇性；對于同樣的濾波器設(shè)計指標(biāo)， FIR 濾波器所要求的階數(shù)可以比 IIR 濾波器高 5~10 倍，結(jié)果，成本較樣值檢測 7 高，信號延時也較大；如果按相同的選擇性和相同的線性要求來說，則 IIR濾波器就必須加全通網(wǎng)絡(luò)進行相位校正，同樣要大增濾波器的階數(shù)和復(fù)雜性。從性能上來說， IIR 濾波器傳輸函數(shù)的極點可位于單位圓內(nèi)的任何地方，因此可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，所用的存貯單元少，所以經(jīng)濟而效率高，但是這個高效率是以相應(yīng)的非線性為代價的。 數(shù)字濾波器 [1,3,4,9,12]可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數(shù)字時間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號的數(shù)字時間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號按預(yù)定的形式變化。求法：如圖 21 所示： 倒譜 圖 x(n) l o gA B C D ED F T I D T F D F T? ? ??? ??? ??? ??? ? ? ??? 時間窗 F 圖 21 倒譜的求法 在圖 21 中， A 表示短時信號， B 表示頻譜， C 表示對數(shù)頻譜 ， D表示倒譜系數(shù) ， E 表示對數(shù)頻譜包絡(luò) ， F 表示基本周期。 ②提取音源信息：提取基音特征，以此作為描述音韻特征的輔助參數(shù)而應(yīng)用于語音識別。特點：具有可近似地分離并提取出頻譜包絡(luò)信息和細(xì)微結(jié)構(gòu)信息的特點 定義：倒譜 [1,10,11,13]定義為信號短時振幅譜的對數(shù)傅里葉反變換。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 Matlab 的信號處理工具箱中函數(shù) FFT 和 IFFT 用于快速傅里葉變換和逆變換，函數(shù) FFT 用于序列快速傅里葉變換，其調(diào)用格式為 y=fft(x),其中， x 是序列， y 是序列 x 的 FFT， x 可以為一向量或矩陣，若 x 為一向量， y 是 x 的 FFT 且和 x 相同長度；若 x 為一矩陣，則 y 是對矩陣的每一列向量進行 FFT。向量 x 則就代表了一個信號（也即一個復(fù)雜的“函數(shù)表達(dá)式”）也就是說可以像處理一個信號表達(dá)式一樣處理這個聲音信號。 [N1 N2]表示讀取從 N1 點到 N2 點的值（若只有一個 N 的點則表示讀取前 N 點的采樣值）。 （二）語音信號的分析及處理 語音的錄入與打開 在 Matlab 中， [x,fs,bits]=wavread(‘ ’ ,[N1 N2])。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，每增加一個采樣位數(shù)相當(dāng)于力度范圍增加了 6dB，采樣位數(shù)越多則捕捉到的信號越精確，對于采樣率來說你可以想象它類似于一個照相機， 意 味著音頻流進入計算機時計算機每秒會對其拍照達(dá) 441000 次。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，聲音還原就越真實越自然。這就是說采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內(nèi)計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也越精確。 二、語音信號處理基本知識和仿真環(huán)境 （一）語音信號處理理論依據(jù) 采樣定理 在進行模擬 /數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率 大于信號中最高頻率 fmax 的 2 倍時，即： =2fmax，則采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的 信息，一般實際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號最高頻率的 5~10 倍；采樣定理又稱奈奎斯特定理 [1,3,4]。 （三）本文主要內(nèi)容 本文主要介紹的是語音信號的簡單處理。隨著信息科學(xué)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(yù)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） [1]應(yīng)用于語音信號處理中；而用 穩(wěn)馬爾可夫模型 [1]（ 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 [1,8,10]?？梢?，語音信號處理技術(shù)的研究將是一項挑戰(zhàn)性的工作。作為高科技應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點，語音信號處理技術(shù)從理論的研究實際應(yīng)用已 2 經(jīng)走過了幾十個春秋并且取得了長足的進步。同時由于Matlab 是一個數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的工程實用軟件，它的信號處理與分析工具箱為語音信號分析提供了十分豐富的功能函數(shù)，利用這些功能函數(shù)可以快捷而又方便地完成語音信號的處理和分析以及信號的可視化，使人機交互更加便捷。 盡管在 Windows 附件的娛樂中帶有一個錄音機，通過它可以驅(qū)動聲卡采集語音信號并保存為語音文檔，但 是要對采集的信號進一步分析處理就必須另外編程或通過其它軟件，而且Windows 附件中的錄音機功能極其有限不能擴展。語音是語言的聲學(xué)表現(xiàn)，是相互傳遞信息的最重要的手段，是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息的形式。通過語言相互傳遞信息是人類最重要的基本功能之一。程序界面簡練，操作簡便，具有一定的實際應(yīng)用意義。 特此聲明 畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 年 月 日 I 基于 Matlab 的語音信號處理與仿真 摘 要 語音信號處理是研究數(shù)字信號處理技術(shù)和語音學(xué)知識對語音信號進行處理的新興學(xué)科，是目前發(fā)展最為迅速的信息科學(xué)研究領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。因本畢業(yè)論文（設(shè)計）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。 蘭 州 商 學(xué) 院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文（設(shè)計）題目： 基于 Matlab的語音信號處理與仿真 學(xué) 院、 系： 信息工程學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)系 專 業(yè) (方 向 )： 電子信息工程 年 級、 班： 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得