【正文】 %設(shè)定采樣頻率 和采樣點(diǎn)數(shù) y=fft(x,N)。 %播放信號(hào) fs=100。)。 x=wavread(39。 ⑷ 信號(hào)的定點(diǎn)分析 在“定點(diǎn)分析”按鈕上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 view callbacks→ callback，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) 。原始信號(hào)相位 39。) 和plot(angX)。 title(39。)。title(39。 angX=angle(X)。 %定義全局變量 X=fft(I,4096)。 global magX。 global I。 ⑶ 信號(hào)幅度、頻譜和相位波形的顯示 在“幅度”按鈕上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 view callbacks→ callback，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) 。 sound (I)。 功能函數(shù)如下 。)。title(39。 angX=angle(X)。 %打開文件 X=fft(I,4096)。 file=strcat(pathname,filename)。請(qǐng)選擇打開文件 39。}。 11 H={39。 %定義全局變量 global magX。 global I。 圖 31圖形用戶界面總體圖 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) ⑴ 信號(hào)的打開 在“打開信號(hào)”按鈕上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 view callbacks→ callback，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) 。單擊空間框左側(cè)的 Axes 按鈕，在圖形編輯框中確定其位置后單擊鼠標(biāo)左鍵即可放置 。 ② 坐標(biāo)系設(shè)計(jì)：坐標(biāo)軸對(duì)象是許多圖形對(duì)象的父對(duì)象，每一個(gè)可視化顯示用戶數(shù)據(jù)的圖形窗口都包含一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)軸對(duì)象。在按鈕上單擊鼠標(biāo)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。 單擊空間框左側(cè)的 Push Button 按鈕，在圖形編輯框中確定其位置后單擊鼠標(biāo)左鍵即可放置。 ① 按鈕設(shè)計(jì)：按鈕鍵又稱命令按鈕或按鈕，是小的長(zhǎng)方形屏幕對(duì)象，常常 10 在對(duì)象本身標(biāo)有文本。從左邊控件框選擇所需要的控件放置在 GUI 面板中，然后對(duì)各個(gè)控件進(jìn)行編輯，包括位置、大小、顏色、名稱以及編寫回調(diào)函數(shù)等。 ⑴ 新建一個(gè)空白 GUI 模板：進(jìn)入 MATLAB 程序界面以后執(zhí)行 File→ New→ GUI 過程，即可進(jìn)入。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(diǎn)固定在原點(diǎn)，所以只能用較高的階數(shù)達(dá)到高的選擇性；對(duì)于同樣的濾波器設(shè)計(jì)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，成本較高，信號(hào)延時(shí)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(jìn)行相位較正，同樣要大增加濾波器的節(jié)數(shù)和復(fù)雜性 [12]。但是這個(gè)高效率是以相位的非線性為代價(jià)的。 ③ 利用有限精度算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)，包括結(jié)構(gòu)選擇、字長(zhǎng)選擇等。 ② 用一個(gè)因果、穩(wěn)定的離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這一性能指標(biāo)。 數(shù)字濾波器的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形 (或頻譜 )進(jìn)行加工處理，或者說利用數(shù)字方法按預(yù)定的要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換。 ⑹ 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理 數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)分析中最重要的組成部分之一，與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強(qiáng)、便于大規(guī)模集成和可實(shí)現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹的是語音信號(hào)的傅里葉分析法。 ⑸ 語音信號(hào)的頻域分析 語音信號(hào)的頻域分析就是分析語音信號(hào)的頻域持征。 函數(shù) FFT的另一種調(diào)用格式 為 y=fft(x,N)，式中， x， y意義同前， N為正整數(shù)。函數(shù) FFT 用于序列快速傅立葉變換 ，其 調(diào)用格式 為 y=fft(x)， 其中， x是序列， y是序列的 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(zhǎng)度 ； 若 x 為一矩陣，則 y是對(duì)矩陣的每一列向量進(jìn)行 FFT。 ⑷ 時(shí)域信號(hào)的 FFT 分析 FFT 即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的 [11]。 用于對(duì)聲音的回放。 [N1 N2]表示讀取從 N1 點(diǎn)到 N2 點(diǎn)的值（若只有一個(gè) N 的點(diǎn)則表示讀取前 N 點(diǎn)的采樣值） [10]。,[N1 N2])。 ⑶ 語音的錄入與打開 在 MATLAB 中， [y,fs,bits]=wavread(39。采樣頻率與聲音頻率之間有一定的關(guān)系，根據(jù)奎斯特理論，只有采樣頻率高于聲音信號(hào)最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號(hào)表示的聲音還原成為原來的聲音。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作 采樣時(shí)間 ，它是采樣之間的時(shí)間間隔。 7 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的 理論依據(jù) ⑴ 采樣定理 在進(jìn)行模擬 /數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率 大于信號(hào)中，最高頻率 fmax 的 2 倍時(shí)，即： =2fmax,則采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的 5～ 10 倍；采樣定理又稱奈奎斯特定理。 MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生 物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。與早期計(jì)算機(jī)使用的命令行界面相比，圖形界面對(duì)于用戶來說更為簡(jiǎn)便易用?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己 6 以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用 [9]。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。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 。 Matlab 仿真軟件簡(jiǎn)介 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（ Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱 ，是 美國 MathWorks 公司出品的商業(yè) 數(shù)學(xué)軟件 ，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩大部分。 運(yùn)用Matlab 進(jìn)行仿真分析，最后加入噪聲進(jìn)行濾波處理，比較濾波前后的變化。再將該向量看作一個(gè)普通的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行FFT 變換實(shí)現(xiàn)頻譜分析，再依據(jù)實(shí)際情況對(duì)它進(jìn)行濾波。 語音信號(hào)處理的要求 及可行性 本文簡(jiǎn)要介紹了語音信號(hào)采集與分析的發(fā)展史以及語音信號(hào)的特征、采集與分析方法，并通過 PC機(jī)錄制一段聲音，采集語音信號(hào)后，在 MATLAB 軟件平臺(tái)上進(jìn)行頻譜分析 ,并對(duì)所采集的語音信號(hào)加入干擾噪聲，對(duì)加入噪聲的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，設(shè)計(jì)合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號(hào)。 5 （ 2）在時(shí)域內(nèi)，語音信號(hào)具有“短時(shí)性”的特點(diǎn)，即在總體上，語音信號(hào)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(hào)保持平穩(wěn)。 語音信號(hào)的特點(diǎn) 通過對(duì)大量語音信號(hào)的觀察和分析發(fā)現(xiàn)，語音信號(hào)主要有下面兩個(gè)特點(diǎn)： （ 1）在頻域內(nèi)，語音信號(hào)的頻譜分量主要集中在 300～ 3400Hz 的范圍內(nèi)。以上這些聲音都不是語言 [7]。 語音是人類發(fā)音器官發(fā)出的、具有一定意義的、能起社會(huì)交際作用的聲音 ,能夠代表一定的意義，這是語言的聲音同自然界其他一切聲音的本質(zhì)區(qū)別。 4 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性研究 語音信號(hào)處理的概念 語音信號(hào)處理簡(jiǎn)稱語音處理，是以語音學(xué)和數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)而形成的一門綜合性學(xué)科，處理的 目的是要得到一些語音參數(shù)以便高效的傳輸或存儲(chǔ)，或者通過處理的某種運(yùn)算以達(dá)到某種用途的要求，例如人工合成出語音，辨識(shí)出說話者，識(shí)別講話的內(nèi)容等。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，語音信號(hào)處理取得了重大的進(jìn)展：進(jìn)入 70 年代之后，提出了用于語音信號(hào)的信息壓縮和特征提取的線性預(yù)測(cè)技術(shù)（ LPC），并已成為語音信號(hào)處理最強(qiáng)有力的工具，廣泛應(yīng)用于語音信號(hào)的分析、合成及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，以及用于輸入語音與參考樣本之間時(shí)間匹配的動(dòng)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(hào)處理中；而用隱馬爾可夫模型（ HMM）描述語音信號(hào)過程的產(chǎn)生是 80 年代語音信號(hào)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(shí)別研究的重要基石。各種突破性的思想不斷涌現(xiàn)。 60 年代之前的發(fā)展主要有： 1876 年 Bell 發(fā)明電話， 1939 年 研制成功第一個(gè)聲碼器， 1942 年 Bell 實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了語譜儀， 1948 年美國 Haskin實(shí)驗(yàn)室研制成功 “ 語圖回放機(jī) ” ， 1952 年 Bell 實(shí)驗(yàn)室研制成能識(shí)別十個(gè)英語數(shù)字的識(shí)別器。因?yàn)樵S多處理的新方法的提出，首先是在語音信號(hào)處理中獲得成功，然后再推廣到其他領(lǐng)域。語音信號(hào)采集與分析是以語音語言學(xué)和數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)而形成的一門涉及面很廣的綜合性學(xué)科，與心理、生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信與信息科學(xué)以及模式識(shí)別和人工智能等學(xué)科都有著非常密切的關(guān)系。我們今天進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究與開拓就是要讓語音信號(hào)處理技術(shù)走 2 進(jìn) 人們的日常生活當(dāng)中，并不斷朝更高目標(biāo)而努力 [4]。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)