【正文】 ..................................................................................................10 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.........................................................................................................................10 實(shí)驗(yàn)分析.........................................................................................................................12 5 總結(jié)與心得體會.........................................................................................................................13 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................14 致謝................................................................................................................................................15摘要基于DSP的語音信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用TMS320VC5509作為主處理器，TLV320AIC23B作為音頻芯片，在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)硬件平臺的搭建和軟件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對語音信號的采集、濾波和回放功能，它可作為語音信號處理的通用平臺。在高度信息化的今天，語音信號處理是信息高速公路、多媒體技術(shù)、辦公自動化、現(xiàn)代通信及智能系統(tǒng)等新興領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)之一。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TMS320VC5509定點(diǎn)的語音信號處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對語音信號的采集、處理與回放等功能，為今后復(fù)雜的語音信號處理算法的研究和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)通用平臺。TLV320AIC23B1 緒論語音是人類相互間所進(jìn)行的通信的最自然和最簡潔方便的形式，語音通信是一種理想的人機(jī)通信方式。另外通過語音來傳遞信息是人類最重要的、最有效、最常用的交換信息的形式。同時(shí)也是眾構(gòu)成思想交流和感情溝通的最主要的途徑。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。 國內(nèi)外研究動態(tài)語音信號處理作為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，已經(jīng)有很長的研究歷史。一方面，對聲學(xué)語音學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的研究逐漸深入，魯棒的語音識別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點(diǎn)。在通信越來越發(fā)達(dá)的當(dāng)今世界，尤其最近幾十年，語音壓縮編碼技術(shù)在移動 通信、IP電話通信、保密通信、衛(wèi)星通信以及語音存儲等很多方面得到了廣泛的應(yīng)用。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中，當(dāng)聲源遇到物體時(shí)會發(fā)生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源聲波慢一些，類似人們面對山體高聲呼喊后可以在過一會兒聽到回聲的現(xiàn)象。同時(shí)，反射聲音的物體對聲波的反射能力，決定了聽到的回聲的強(qiáng)弱和質(zhì)量。當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。本次實(shí)驗(yàn)的程序流程圖如下： 程序流程圖本次實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)框圖如下： 系統(tǒng)框圖3硬件設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)主要包括VC5509和A IC23 兩個(gè)模塊。通過VC5509 的McBSP(Multi channel Buffered Serial Ports, 多通道緩存串口)接收和發(fā)送采樣的音頻數(shù)據(jù)。AIC23通過麥克風(fēng)輸入或者立體聲音頻輸入采集模擬信號, 并把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號, 存儲到DSP的內(nèi)部RAM中,以便DSP處理。AIC23能夠?qū)崿F(xiàn)與VC5509 DSP的McBSP端口的無縫連接, 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單。 AIC23與VC5509接口原理圖系統(tǒng)中A IC23的主時(shí)鐘12 MHz直接由外部的晶振提供。CS接數(shù)字地, 定義了I2 C總線上AIC23的外設(shè)地址, 通過將CS接到高電平或低電平, 可以選擇A IC23作為從設(shè)備在I2 C總線上的地址。收發(fā)時(shí)鐘信號CLKX1和CLKR1由A IC23的串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘BCLK提供, 并由A IC23的幀同步信號LRCIN、LRCOUT啟動串口數(shù)據(jù)傳輸。 硬件電路設(shè)計(jì) 總輸入電路 總輸入電路從左到右各部分電路為：話筒，開關(guān)，語音輸入電路，UA741高增益放大電路，有源二階帶 通濾波器。 語音輸入電路 語音輸出電路 語音輸出電路語音信號通道包括模擬輸入和模擬輸出兩個(gè)部分。上圖中MICBIAS 為提供的麥克風(fēng)偏壓，通常是3/4 AVDD，MICIN為麥克風(fēng)輸入，可以根據(jù)需要調(diào)整輸入增益。用戶可以根據(jù)電阻阻值調(diào)節(jié)增益的大小，使語音輸入輸出達(dá)到最佳效果。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果按“F5”鍵運(yùn)行，注意觀察窗口中的bEcho=0，表示數(shù)字回聲功能沒有激活。將觀察窗口中bEcho的取值改成非0值。分別調(diào)整uDelay和uEffect的取值，使他們保持在01023范圍內(nèi)，同時(shí)聽聽耳機(jī)中的輸出有何變化。 修改前程序圖 修改前程序圖 頻譜分析 左聲道及右聲道波形 實(shí)驗(yàn)分析所以，從本實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。5 總結(jié)與心得體會通過本次課程設(shè)計(jì)，我明白了細(xì)節(jié)決定成敗這句話的道理，在實(shí)驗(yàn)中，有很多注意的地方，都被忽視了，導(dǎo)致再花費(fèi)更多的時(shí)間去修改，這嚴(yán)重影響了試驗(yàn)的進(jìn)度。這一學(xué)期的理論知識學(xué)習(xí)加上這次課程設(shè)計(jì)，使我對DSP有了更加深刻的了解，對數(shù)字信號的處理功能，軟硬件相結(jié)合，語音信號的采集與放送等等方面都有了很深的了解，相信本次課程設(shè)計(jì)，無論是對我以后的學(xué)習(xí)，還是工作等方面都有一個(gè)很大的幫助。參考文獻(xiàn)[1][M].北京:中國水利水電出版社,2004.[2]王安民,陳明欣,[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007 [3]彭啟琮,[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1997 [4]李宏偉,[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào),2001(1):41~44 [5][M].梁曉雯,裴小平,李玉虎,:清華大學(xué)出版社,2006 [6][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003比較圖4和圖5,可以看到1200Hz以上的頻譜明顯得到了抑制。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的選題、研究和撰寫過程中，老師都給了我精心的指導(dǎo)、熱忱的鼓勵和支持，他的精心點(diǎn)撥為我開拓了研究視野，修正了寫作思路，對課程設(shè)計(jì)的完善和質(zhì)量的提高起到了關(guān)鍵性的作用。在此，學(xué)生謹(jǐn)向老師致以最真摯的感激和最崇高的敬佩之情。我們始終是一個(gè)團(tuán)結(jié)、友愛、積極向上的集體。 語音信號的頻譜分析；在Matlab中，可以利用函數(shù)FFT對信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性，然后加入一干擾信號，要求畫出語音信號干擾前后的時(shí)域波形，并對其頻譜進(jìn)行分析。用濾波器對信號進(jìn)行濾波語音信號處理畫出濾波后信號的時(shí)域波形及頻譜，并對濾波前后的信號進(jìn)行對比，分析信號的變化。在熟悉數(shù)字信號處理課程理論的基礎(chǔ)上，通過MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)語音信號的采集與處理，進(jìn)一步加深對數(shù)字信號處理理論和技術(shù)的掌握。而信號的頻域求解有快速傅里葉FFT算法。利用這一點(diǎn)性質(zhì)，即兩函數(shù)的傅里葉變換的乘積等于它們卷積后的傅里葉變換，能使傅里葉分析中許多問題的處理得到簡化。特別當(dāng)g 為具有緊支集的光滑函數(shù)，f 為局部可積時(shí)，它們的卷積f * g 也是光滑函數(shù)。卷積的概念還可以推廣到數(shù)列、測度以及廣義函數(shù)上去。(1915年發(fā)表的統(tǒng)計(jì)理論), 3語音信號處理克勞德另外。采樣定理指出，如果信號是帶限的，并且采樣頻率高于信號帶寬的兩倍，那么，原來的連續(xù)信號可以從采樣樣本中完全重建出來。采樣定理是指，如果信號帶寬不到采樣頻率的一半（即奈奎斯特頻率），那么此時(shí)這些離散的采樣點(diǎn)能夠完全表示原信號。大多數(shù)應(yīng)用都要求避免混疊，混疊問題的嚴(yán)重程度與這些混疊頻率分量的相對強(qiáng)度有關(guān)。利用Matlab對語音信號進(jìn)行FFT分析，并畫出源語音信號的時(shí)域波形和頻域波形。39。%利用wavread函數(shù)對語音信號進(jìn)行提取 figure(1)subplot(2,1,1)。T=1/fs。%時(shí)間間隔plot(t,x)%以時(shí)間為橫軸，x為縱軸畫圖 title(39。)%圖形命名 xlabel(39。)ylabel(39。)以上為時(shí)域分析，接下來為頻域分析語音信號處理f=(0:N1)*fs/N。subplot(2,1,2)plot(f,abs(X))axis([0 25000 0 60])。原語音信號頻域分析39。f(Hz)39。X39。y1=[y39。]。figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,y)title(39。)xlabel(39。)ylabel(39。)Y=fft(y)。%取在語音信號范圍內(nèi)的噪聲信號 title(39。)xlabel(39。)ylabel(39。)語音信號處理通過圖中劃線的部分可以看出，通過y1=[y39。]此句可以將x和y這兩個(gè)變量類型統(tǒng)一，以便噪聲與語音信號的相加語音信號處理噪聲信號圖形： 語音信號和噪聲信號相加實(shí)驗(yàn)代碼：x1=wavread(39。)。figure(3)subplot(2,1,1)plot(t,x2)title(39。)xlabel(39。)ylabel(39。)X2=fft(x2)。title(39。)語音信號處理xlabel(39。)ylabel(39。)兩信號相加圖形：fp1=*10^4。fs1=*10^4。Rp=1。Fs=80000。wp22=2*pi*fp2/Fs。語音信號處理ws22=2*pi*fs2/Fs。OmegaP22=2*Fs*tan(wp22/2)。OmegaS22=2*Fs*tan(ws22/2)。OmegaS=[OmegaS11,OmegaS22]。s39。[b,a]=cheby2(N,As,OmegaS,39。,39。)。%AD轉(zhuǎn)換 [H,w]=freqz(bz,az)。figure(4)plot(w/pi,db)title(39。)xlabel(39。)ylabel(39。)濾波器圖形：語音信號處理實(shí)驗(yàn)代碼：H=filter(bz,az,x2)。濾波后時(shí)域39。t(s)39。x39。plot(f,abs(H1))。title(39。)xlabel(39。)語音信號處理ylabel(39。)濾波后圖形：對比原圖源信號已經(jīng)被濾出來了 前三步和上面帶阻濾波器一樣便不再重復(fù)敘述，從低通濾波器的設(shè)計(jì)開始 低通濾波器實(shí)驗(yàn)代碼： fp1=*10^4。Rp=1。Fs=30000。ws11=2*pi*fs1/Fs。OmegaS=2*Fs*tan(ws11/2)。s39。%為了得到N C [z0,p0,k0]=Cheb2ap(N,As)。b0=k0*real(poly(z0))。%將歸一化原型低通轉(zhuǎn)換成低通濾波器[bz,az]=bilinear(b,a,Fs)。db=20*log10(abs(H))。低通濾波器39。w/pi39。Db39。不僅學(xué)到了書本上的東西，而且學(xué)到了很多課本上沒有的東西，很多程序里的東西，特別是程序語法，總是有錯(cuò)誤，但是總是不知道錯(cuò)在哪里，在細(xì)心的檢查下，終于找出了錯(cuò)誤和警告，排除困難后，程序編譯就通過了，心里終于舒了一口氣。應(yīng)用MATLAB進(jìn)行語音信號的處理是與我們所學(xué)課程及專業(yè)緊密相連的，有著很強(qiáng)的實(shí)踐性。剛開始，我用自己的mp3錄制的一個(gè)音頻文件做語音信號處理，程序始終現(xiàn)實(shí)如下錯(cuò)誤提示：語音信號處理??? Error using == wavread Error using == wavread Data pression format(IMA ADPCM)is not ，在網(wǎng)上也查閱相關(guān)信息，最后發(fā)現(xiàn)只有WAV格式的音頻信號才能被wavread函數(shù)識別，這只是其中的一個(gè)小困難，當(dāng)然后來也出現(xiàn)了許多錯(cuò)誤，不過在我們的精心調(diào)試下，代碼終于運(yùn)行成功 通過這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了對數(shù)子信號處理的了解，讓我對它有了更加濃厚的興趣。總的來說，通過這次的課程設(shè)計(jì)我對語音信號有了全面的認(rèn)識，對數(shù)字信號處理又有了深刻的理解，讓我們感受到只有在充分理解課本知識的前提下，才更更好的應(yīng)用這個(gè)工具。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.[2]丁玉美、高西全編著，數(shù)字信號處理學(xué)習(xí)指導(dǎo)。北京：高等教育出版社，2000.[4]劉樹棠譯，數(shù)字信號處理——使用MATLAB。北京：中國鐵道出版社，2001.[6]羅軍輝等編著。北京：電子工業(yè)出版社，2002.[8]胡廣書編組，數(shù)字信號處理——理論、算法與實(shí)現(xiàn)。北京：高等教育出版社，[10]劉衛(wèi)國主編，MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）