【正文】 r(a,b,s)。 %設(shè)計(jì) FIR 濾波器 magZ=abs(Z)。 sound(z)。title(39。)。 在信號(hào) IIR 這一塊按鈕的“波形”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，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global Z。 %定義全局變量 global magZ。 b=1。 Z=fft(z,4096)。 angZ=angle(Z)。 %播放聲音信號(hào) plot(z)。IIR 濾波后信號(hào)波形 39。 在信號(hào) IIR 這一塊按鈕的“頻譜”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，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global Z。 %定義全局變量 global magZ。 b=1。 Z=fft(z,4096)。 angZ=angle(Z)。 %播放聲音信號(hào) plot(Z)。IIR 濾波后信號(hào)頻譜 39。 在信號(hào) IIR 這一塊按鈕的“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，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global Z。 %定義全局變量 global magZ。 b=1。 Z=fft(z,4096)。 angZ=angle(Z)。 %播放聲音信號(hào) plot(magZ)。IIR 濾波后信號(hào)幅值 39。 在信號(hào) IIR 這一塊按鈕的“相位”按鈕上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇 view callbacks→ callback，語(yǔ)音信號(hào)采集與分析 13 在 M文件 中找到該按鈕的回調(diào)函數(shù)位置，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global Z。 %定義全局變量 global magZ。 b=1。 Z=fft(z,4096)。 angZ=angle(Z)。 %播放聲音信號(hào) plot(angZ)。IIR 濾波后信號(hào)相位 39。 信 號(hào)的 Butterworth 及波形的顯示 。功能函數(shù)具體如下： global I。 global Z。 global z。wc=。 %設(shè)計(jì)濾波器 y=filter(b,a,I)。 mags=abs(s)。 magZ=abs(Z)。 subplot(2,1,1)。title(39。)。 Z=fft(z)。plot(z)。FIR 濾波后信號(hào) 的波形 39。 在信號(hào) Butterworth 這一塊按鈕的“頻譜”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，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global s。 %定義全局變量 global y。 global mags； global magZ； global angs； global angZ； N=5。 %wc 為它的 3dB 邊緣頻率 [b,a]=butter(N,wc)。 s=fft(y)。 angs=angle(s)。 angZ=angle(Z)。plot(s)。IIR 濾波后信號(hào)的頻譜 39。 z=fftfilt(b,I)。 subplot(2,1,2)。title(39。)。功能函數(shù)具體如下： global I。 global Z。 global z。wc=。 %設(shè)計(jì)濾波器 y=filter(b,a,I)。 mags=abs(s)。 magZ=abs(Z)。 subplot(2,1,1)。title(39。)。 Z=fft(z)。plot(magZ)。FIR 濾波后信號(hào)的幅度 39。 在信號(hào) Butterworth 這一塊按鈕的“相位”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，然后在該按鈕下的回調(diào)函數(shù)位置編寫功能函數(shù)。 global s。 %定義全局變量 global y。 global mags； global magZ； global angs； global angZ； N=5。 %wc 為它的 3dB 邊緣頻率 [b,a]=butter(N,wc)。 s=fft(y)。 angs=angle(s)。 angZ=angle(Z)。plot(angs)。IIR 濾波后信號(hào)的相位 39。 z=fftfilt(b,I)。 subplot(2,1,2)。title(39。)。 “退出”按鈕的 callback 如下 : close。 運(yùn)行 文件，點(diǎn)擊“打開語(yǔ)音”按鈕，打開提前錄好的聲音信號(hào)，在 GUI 坐標(biāo)系中會(huì)顯示信號(hào)的波形，如圖 41 所示。 點(diǎn)擊“幅度”按鈕，在 GUI 坐標(biāo)系中會(huì)顯示已打開信號(hào)的幅度波形圖，幅度波形如圖42 所示。 圖 43 原始信號(hào)頻譜波形圖 點(diǎn)擊“相位”按鈕，在 GUI 坐標(biāo)系中會(huì)顯示已打開信號(hào)的相位波形，相位波形如圖 44所示。 圖 45 定點(diǎn)分析波形圖 點(diǎn)擊高斯隨機(jī)加噪按鈕鈕，系統(tǒng)會(huì)播放原聲音信號(hào)加入噪聲后的聲音，并顯示原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜和加噪后的語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖，如圖 46 所示，加噪后的語(yǔ)音信號(hào)，如圖 47 所示，高斯隨機(jī)噪聲圖，如圖 48 所示 圖 46 原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜與加噪后的語(yǔ)音信號(hào)頻譜 0 2021 4000 6000 8000 10000 120217 . 8 1 2 57 . 8 1 2 57 . 8 1 2 57 . 8 1 2 5x 1 03原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜Hz幅值0 2021 4000 6000 8000 10000 120210510加噪后的語(yǔ)音信號(hào)頻譜Hz幅值陜西科技大學(xué)畢業(yè) 論文 18 圖 47 加噪后的語(yǔ)音信號(hào) 圖 48 高斯隨機(jī)噪聲 0 5 10 15 20 25 30 351 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81加噪后的語(yǔ)音信號(hào)t i m e n幅值 n0 1 2 3 4 5 6 7 8x 1 0554321012345高斯隨機(jī)噪聲t i m e ( s )幅值語(yǔ)音信號(hào)采集與分析 19 點(diǎn)擊 FIR 按鈕組中的波形按鈕，系統(tǒng)會(huì)播放濾除噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)，同時(shí)在 GUI坐標(biāo)系中顯示加入濾除噪聲后信號(hào)的波形圖，波形圖如圖 49 所示。 圖 49 FIR 濾波后波形圖 圖 410 FIR 濾波后頻譜波形圖 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 論文 20 圖 411 FIR 濾波后幅值波形圖 圖 4 12 IIR 濾波后相位波形圖 點(diǎn)擊 IIR 按鈕組中的波形按鈕，系統(tǒng)會(huì)播放濾除噪聲后的 語(yǔ)音 信號(hào) ，同時(shí) 在 GUI坐標(biāo)系中顯示加入濾除噪聲后信號(hào)的波形 圖 ，波形 圖 如圖 413 所示。 圖 413 IIR 濾波后波形圖 圖 414 IIR 濾波后頻譜波形 圖 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 論文 22 圖 415 IIR 濾波后幅值波形圖 圖 4 16 IIR 濾波后相位波形圖 通過將 FIR 和 IIR 濾波后的各類波形與原始語(yǔ)音信號(hào)的各類波形進(jìn)行對(duì)比可以看出其各類波形是基本一致的，因此我們所要實(shí)現(xiàn)的將噪聲去除恢復(fù)原始語(yǔ)音信號(hào)的濾波過程已經(jīng)順利完成。同理，分別點(diǎn)擊 Butterworth按鈕組中的頻譜、幅度和相位按鈕，系統(tǒng)會(huì)在坐標(biāo)系中顯示分別用 FIR 和 IIR 濾除噪聲后信 號(hào)的頻譜、幅度和相位波形，分別如圖 41圖 41圖 420 所示。 語(yǔ)音信號(hào)采集與分析 25 經(jīng)過 一段時(shí)間的反復(fù) 調(diào)試，系統(tǒng)可以正 常運(yùn)行 ，基本 設(shè)計(jì)成功。 經(jīng)過去圖書館查閱資料、 網(wǎng)上論壇求助 、上網(wǎng)查閱資料等 多種方式 ，知道 wav 格式有很多種， 于是我用轉(zhuǎn)出分別為 8bit， 16bit，24bit， 32bit的轉(zhuǎn)出頻譜的 wav 文件進(jìn)行嘗試仍然不行，這是此次畢設(shè)中的一個(gè)不足之處。 另外，在設(shè)計(jì)加噪過程中，本來自己設(shè)計(jì)了四個(gè)按鈕，但卻產(chǎn)生了很多 BUG，在多次修改和調(diào)試失敗后，我決定采用高斯隨機(jī)加噪解決此問題，最終還是取得成功。 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 論文 26 5 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)語(yǔ)音信號(hào)有了全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)又有了深刻的理解，在之前數(shù)字信號(hào)與處理的學(xué)習(xí)以及完成課后的作業(yè)的過程中，已經(jīng)使用過MATLAB，對(duì)其有了一些基礎(chǔ)的 了解和認(rèn)識(shí)。 語(yǔ)音信號(hào)處理是語(yǔ)音學(xué)與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科，課題在這里不討論語(yǔ)音學(xué)，而是將語(yǔ)音當(dāng)做一種特殊的信號(hào)，即一種“復(fù)雜向量”來看待。 從課題的中心來看，課題是希望將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于某一實(shí)際領(lǐng)域，這里就是指對(duì)語(yǔ)音的處理。 在這里，用到了處理數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)有力工具 MATLAB，通過 MATLAB 里幾個(gè)命令函數(shù)的調(diào)用，很輕易的在實(shí)際化語(yǔ)音與數(shù)字信號(hào)的理論之間搭了一座橋。 以及其中產(chǎn)生信號(hào)和繪制信號(hào)的基本命令和一些基礎(chǔ)編程語(yǔ)言。這次設(shè)計(jì)使我了解了 MATLAB 的使用方法，學(xué)會(huì)分析濾波器的優(yōu)劣和性能，提高了分析和動(dòng)手實(shí)踐能力。我們可以像給一般信號(hào)做頻譜分析一樣，來給語(yǔ)音信號(hào)做頻譜分析，也可以較容易的用數(shù)字濾波器來對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行濾波處理。設(shè)計(jì)出了一個(gè)簡(jiǎn)易的用戶應(yīng)用界面，可 以讓人實(shí)現(xiàn)界面操作。 但由于知識(shí)能力有限，當(dāng)中也存在相當(dāng)?shù)牟蛔?，特別體現(xiàn)在濾波與界面設(shè)計(jì)這一塊。特別是對(duì) GUI界面的設(shè)計(jì)，還有特別多的地方要學(xué)習(xí)，我相信，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì) MATLAB 的學(xué)習(xí)與研究對(duì)我今后的學(xué)習(xí)將會(huì)起到很大的幫助。從課程設(shè)計(jì)材料的搜集到根據(jù)選題對(duì)素材 的提取與整理，從 MATLAB 的簡(jiǎn)易入手到程序的分析與設(shè)計(jì)，從理論與算法到程序的編寫與仿真，每一步都有陳老師的細(xì)心指導(dǎo)與耐心講解。 非常感謝我的同學(xué)們，感謝他們給我的幫助與支持，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中少走了不