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(完整word版)基于matlab的语音信号分析与处理.pdf
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基于 matlab 的语音信号分析与处理
摘要:
滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位,FIR 数字滤波器和 IIR
滤波器是滤波器设计的重要组成部分。Matlab 功能强大、编程效率高, 特别是
Matlab 具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信
号分析、处理和设计。基于 MATLAB 有噪音语音信号处理的设计与实现,综合
运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。使
用窗函数法来设计 FIR 数字滤波器,用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计 IIR
数字滤波器,并利用 MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。
关键词:
数字滤波器;MATLAB;切比雪夫
Abstract:
Filter design in digital signal processing plays an extremely
important role, FIR digital filters and IIR filter is an important part of filter
design. Matlab is powerful, programming efficiency, Matlab also has a
particular signal analysis toolbox, it need not have strong programming
skills can be easily signal analysis, processing and design. MATLAB based
on the noise issue speech signal processing design and implementation
of digital signal processing integrated use of the theoretical knowledge
of the speech signal plus noise, time domain, frequency domain analysis
and filtering. The corresponding results obtained through theoretical
derivation, and then use MATLAB as a programming tool for computer
implementation.Implemented in the design process, using the window
1
function method to design FIR digital filters with Butterworth,
Chebyshev and bilinear Reform IIR digital filter design and use of
MATLAB as a supplementary tool to complete the calculation and
graphic design Drawing.
Keywords:
digital filter; MATLAB; Chebyshev
语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处
理的新兴的学科,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通
过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。
Matlab 语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件,它可
以将声音文件变换为离散的数据文件,然后利用其强大的矩阵运算能力处理数
据,如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等,
它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数,利用这
些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化,
使人机交互更加便捷。
1.语音信号处理的概念及现状
语音是语言的声学表现,是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。
随着社会文化的进步和科学技术的发展,人类开始进入了信息化时代,用现代手
段研究语音处理技术,使人们能更加有效地产生、传输、存储、和获取语音信息,
这对于促进社会的发展具有十分重要的意义,因此,语音信号处理正越来越受到
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人们的关注和广泛的研究。
1.1 语音信号处理的概念
语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递
信息是人类最重要的基本功能之一。语音是语言的声学表现,是相互传递信息的
最重要的手段,是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。
1.2 语音信号处理的现状
20 世纪 60 年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法,如数字滤波
器、快速傅立叶变换(FFT)等是语音信号数字处理的理论和技术基础。随着信
息科学技术的飞速发展,语音信号处理取得了重大的进展:进入 70 年代之后,
提出了用于语音信号的信息压缩和特征提取的线性预测技术( LPC),并已成为
语音信号处理最强有力的工具,广泛应用于语音信号的分析、合成及各个应用领
域,以及用于输入语音与参考样本之间时间匹配的动态规划方法;80 年代初一
种新的基于聚类分析的高效数据压缩技术—矢量量化(VQ)应用于语音信号处
理中;而用隐马尔可夫模型(HMM)描述语音信号过程的产生是 80 年代语音
信号处理技术的重大发展,目前 HMM 已构成了现代语音识别研究的重要基石。
近年来人工神经网络(ANN)的研究取得了迅速发展,语音信号处理的各项课题是
促进其发展的重要动力之一,同时,它的许多成果也体现在有关语音信号处理的
各项技术之中。
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2.语音信号处理的内容和方法
2.1 语音信号处理的内容
用Matlab对含噪的语音信号同时在时域和频域进行滤波处理和分析,在
Matlab应用软件下设计一个简单易用的图形用户界面(GUI),来解决一般应用
条件下的各种语音信号的处理。
主要是通过用带有录音功能的手机或计算机录取一段语音信息,把已录取的
语音信息存储为.wav 格式文件,用 matlab 读取语音文件,运用数字信号学基
本原理实现语音信号的处理,在 matlab 环境下综合运用信号提取,幅频变换以
及傅里叶变换、滤波等技术来进行语音信号处理,能对语音信号进行采集,并对
其进行各种处理,达到简单的语音信号处理的目的。
2.2 语音信号处理的方法
在图形用户界面(Graphical User Interface,简称 GUI,又称图形用户接
口)是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行
界面相比,图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。GUI 的广泛应用是当
今计算机发展的重大成就之一,他极大地方便了非专业用户的使用人们从
此不再需要死记硬背大量的命令,取而代之的是可以通过窗口、菜单、按
键等方式来方便地进行操作。
基于 MATLAB 有噪音语音信号处理的设计与实现,综合运用数字信号处理
的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相
应结论,再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中,
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使用窗函数法来设计 FIR 数字滤波器,用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计
IIR 数字滤波器,并利用 MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘
制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析,可知利用 MATLAB 信号处
理工具箱可以有效快捷地设计 FIR 和 IIR 数字滤波器。
3.语音信号处理
3.1 原始语音信号采集与处理
使用带有录音功能的手机或电脑的声卡设备采集一段语音信号,并将其保存
在电脑中,语音信息文件为 *.wav 格式。语音信号的处理主要包括信号的提取、
信号的调整、信号的变换和滤波等。通过用户图形界面的输出功能,将处理后的
信号的语音进行播放,试听处理后的效果。语音信号采集过程如图 3-1 所示。
声音
麦克风 声卡 滤波 采样 A/D转换
Wav
W indows自带录音机
图 3-1 语音信号采集过程
(1)语音信号的时域分析
语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息。在语音编码、语音
合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信
息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。
语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法,其中时域分析是最简单的方
法,直接对语音信号的时域波形进行分析,提取的特征参数主要有语音的短时能
量,短时平均过零率,短时自相关函数等。
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资源评论
- fffff5942024-01-06这个资源总结的也太全面了吧,内容详实,对我帮助很大。
- 宋昌来2022-10-20超级好的资源,很值得参考学习,对我启发很大,支持!
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