課程設(shè)計(jì)論文-基于matlab的語音信號采集和雙線性變換法濾波器設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2024-11-15 20:32本頁面
【正文】 N 和 3dB 截止頻率 wc。 按照模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及過渡模擬低通濾波器。 下面我們總結(jié)一下利用模擬濾波器設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字低通濾波器的步驟： 確定數(shù)字低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)：通帶邊界頻率、通帶最大衰減，阻帶截止頻率、阻帶最小衰減。 我們知道，脈沖響應(yīng)不變法的主要缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象，使數(shù)字濾波器的頻響偏離模擬濾波器的頻響特性。 通過頻率變換將模擬低通轉(zhuǎn)換成相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器。 將所需類型數(shù)字濾波器的邊界頻率轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬濾波器的邊界頻率， 6 轉(zhuǎn)換公式為 Ω=2/T tan() 將相應(yīng)類型的模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器技術(shù)指標(biāo)。可以借助于模擬濾波器的頻率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)一個(gè)所需類型的過渡模擬濾波器，再經(jīng)過雙線性變換將其轉(zhuǎn)換策劃那個(gè)所需的數(shù)字濾波器。對于線性相位濾波器，經(jīng)常采用 FIR 濾波器。其設(shè)計(jì)步驟是：先設(shè)計(jì)過渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù) H（ s），然后將 H（ s）按某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H(z)。因?yàn)檎Z音波是一個(gè)非平穩(wěn)過程，因此適用于周期、瞬變或平穩(wěn)隨機(jī)信號的標(biāo)準(zhǔn)傅里葉變換不能用來直接表示語音信號，而應(yīng)該用短時(shí)傅里葉變換對語音信號的頻譜進(jìn)行分析，相應(yīng)的頻譜稱為“短時(shí)譜 ”。從廣義上講，語音信號的頻域分析包括語音信號的頻譜、功率譜、倒頻譜、頻譜包絡(luò)分析等，而常用的頻域分析方法有帶通濾波器組法、傅里葉變換法、線件預(yù)測法等幾種。當(dāng)然，這種高低僅是相對而 言，并沒方精確的數(shù)值關(guān)系。而發(fā)清音時(shí)，多數(shù)能量出現(xiàn)在較高頻率上。在計(jì)算這些參數(shù)時(shí)使用的一般是方窗或漢明窗。④只使用示波器等通用設(shè)備，使用較為簡單 等。② 實(shí)現(xiàn)起來比較簡單、運(yùn)算且少。時(shí)域分析通常用于最基本的參數(shù)分析及應(yīng)用，如語音的分割、預(yù)處理、大分類等。進(jìn)行語音分析時(shí)，最先接觸到并且也是最直觀的是它的時(shí)域波形。本文將簡要介紹時(shí)域分析、頻域分析。這樣，對于整體的語音信號來講，分析出的是由每一幀特征參數(shù)組成的特征參數(shù)時(shí)間序列。但是，由于不同的語音是由人的口腔肌肉運(yùn)動(dòng)構(gòu)成聲道某種形狀而產(chǎn)生的響應(yīng)，而這種口腔肌肉運(yùn)動(dòng)相對于語音頻率來說是非常緩慢的，所以從另一方 面看，雖然語音倍號具有時(shí)變特性，但是在一個(gè)短時(shí)間范圍內(nèi) (一般認(rèn)為在 10～ 30ms 的短時(shí)間內(nèi) )，其特性基本保持不變即相對穩(wěn)定，因面可以將其看作是一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程，即語音信號具有短時(shí)平穩(wěn)性。 貫穿于語音分析全過程的是“短時(shí)分析技術(shù)”。而且，語音合成的音質(zhì)好壞，語音識別率的高低，也都取決于對語音信號分橋的準(zhǔn)確性和精確性。 本設(shè)計(jì)采用直接讀取聲音文件（ *.wav）的方式進(jìn)行語音信號的采集。函數(shù)調(diào)用方式：wavrecord（ N， fs， ch， nbits） ； N：采集的樣 本數(shù)據(jù)量 ； fs：樣本采集頻率，為 8000Hz、 11025Hz、 22050Hz和 44100Hz之一，默認(rèn)值為 11025Hz； ch：樣本采集通道， 1為單聲道， 2為雙聲道，默認(rèn)值為 1（單聲道） ； nbits：每個(gè)樣本的位數(shù)（或稱解析度）， ‘ double’、‘ single’或‘ int16’為 16位， ‘ uint8’為 8位 ； 3．運(yùn)用 audiorecorder對象采集語音信號 audiorecorder（ fs， nbits， ch）可以創(chuàng)設(shè)一個(gè) audiorecorder 對象。 2．調(diào)用 wavrecord 功能函數(shù)采集語音信號。 圖一 語音信號時(shí)域波形 圖二 語音信號頻域波形 2 語音信號的采集 MATLAB是美國 Math Works 公司推出的一 種面向工程和科學(xué)計(jì)算的交互式計(jì)算軟件，在 MATLAB 環(huán)境中，可以通過多種編程方法驅(qū)動(dòng)聲卡實(shí)現(xiàn)對語音信號的采集和播放，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．使用 MATLAB語言編程可以將聲音文件變換為離散的數(shù)據(jù)文件，然后利用其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力處理數(shù)據(jù)，如數(shù)字濾波、傅里葉變換、時(shí)域和頻域分析、聲音回放以及各種分析圖的呈現(xiàn)等等． 在 Matlab 環(huán)境中 ， 主要可以通過以下幾種方法驅(qū)動(dòng)聲卡，采集語音信號 ： 1．將聲卡作為對象處理采 集語音信號 Matlab將聲卡作為對象處理 ， 其后的一切操作都不與硬件直接相關(guān) ， 而是通過對該對象的操作來作用于硬件設(shè)備（聲卡）。 在時(shí)域內(nèi)，語音信號具有“短時(shí)性”的特點(diǎn)，即在總體上，語音信號的特征是隨著時(shí)間而變化的，但在一段較短的時(shí)間間隔內(nèi)，語音信號保持平穩(wěn)。因此，采集子系統(tǒng)的硬件參數(shù)可根據(jù)要分析的語音信號的頻率和強(qiáng)度
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