課程設(shè)計論文-基于matlab的語音信號采集和窗函數(shù)法濾波-在線瀏覽
2025-01-19 17:32本頁面
【正文】 MATLAB 是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）的簡稱，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)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和Simulink 兩大部分。 MATLAB和 Mathematica、 Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。 MATLAB 可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作 采樣時間 ，它是采樣之間的時間間隔。采樣頻率的常用的表示符號是 f_s。這個數(shù)值越大，解析度就越高，錄制和回放的聲音就越真實。反之，在播放時則是把數(shù)字信號還原成模擬聲音信號輸出。 采樣位數(shù)和采樣 頻 率對于音頻接口來說是最為重要的兩個指標(biāo)，也是選擇音頻接口的兩個重要標(biāo)準(zhǔn)。每增加一個采樣位數(shù)相當(dāng)于力度范圍增加了 6dB。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。再將該向量看作一個普通的信號，對其進行 FFT 變換實現(xiàn)頻譜分析，再依據(jù)實際情況對它進行濾波。我們還可以通過 sound 命令來對語音信號進行回放，以便在聽覺上來感受聲音的變化。Blip39。 [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）。 用于對聲音的回放。 時域信號的 FFT 分析 函數(shù)的一種調(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。若 x為一矩陣，則 y 是對矩陣的每一列向量進 行 FFT。 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)。若 x為向量且長度小于 N，則函數(shù)將 x 補零至長度 N。若 x 為矩陣，按相同方法對 x進行處理。 MATLAB提供求復(fù)數(shù)的幅值和相位函數(shù)： abs， angle，這些函數(shù)一般和 FFT 同時使用。 x1=wavread(39。)。 figure(1) plot(t,x1) grid on。 title(39。)。時間 (s)39。 ylabel(39。)。 grid on。 6 title(39。) xlabel(39。)。幅度 39。 圖 2 原始語音信號時域波形 7 圖 3 原始語音信號頻譜圖 8 4 用 MATLAB 環(huán)境采用窗函數(shù)法 設(shè)計數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波器是一種用來過濾時間離散信號的數(shù)字系統(tǒng)，通過對抽樣數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)處理來達到頻域濾波的目的。與 IIR 濾波器相比， FIR 的實現(xiàn)是非遞歸的，總是穩(wěn)定的；更重要的 是， FIR 濾波器在滿足幅頻響應(yīng)要求的同時，可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性。 數(shù)字濾波器設(shè)計 的 過程 不論是 IIR 濾波器還是 FIR 濾波器的設(shè)計都包括三 步 ： (1) 按照實際任務(wù)的要求，確定濾波器的性能指標(biāo)。根據(jù)不同的要求可以用 IIR 系統(tǒng)函數(shù)，也可以用 FIR 系統(tǒng)函數(shù)去逼近。 利用窗函數(shù)法設(shè)計線性相位 FIR 數(shù)字濾波器 常用窗函數(shù) (l) 矩形窗 9 矩形窗使用最多，習(xí)慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗。 (2) 三角窗 三角窗亦稱費杰（ Fejer）窗，是冪窗的一次方形式，三角窗與矩形窗比較，主瓣寬約等于矩形窗的兩倍，但旁瓣小，而且無負旁瓣 (3) 漢寧窗 漢寧（ Hanning）窗又稱升余弦窗，漢寧窗可以看作是 3個矩形時間窗的頻譜之和，它可以使用旁瓣互相抵 消，消去高頻干擾和漏能。第一個旁瓣衰減一 32dB，而矩形窗第一個旁瓣衰減 13dB。由以上比較可知，從減小泄漏觀點出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗。 (4) 海明窗 海明（ Hamming）窗也是余弦窗的一種，又稱改進的升余弦窗，海明窗與漢寧窗都是余弦窗，只是加權(quán)
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