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基于matlab语音信号采集与分析

MATLAB

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用了高斯白噪声加噪然后在处理是用MATLAB做的，先是录用语音然后分析在加噪分析，在处理分析

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《数字信号处理》课程设计

题目：基于

MATLAB

的语音信号采集与基本处理

学院：电子与信息工程

班级：电信

班

姓名：张伟

学号： 201407014320

教师：冯地耘

成绩：__________________

2016

年 12

月 26

日

基于 MATLAB 的语音信号采集与基本处理

一、设计目的

1.1 本次实验的目的是运用数字信号这门学科的基本原理，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

号采集与运行行。我的作品是通过电脑自带的录音机录制一段语音，然后把这

段音频文件转换成 wav 格式，在 MATLAB 软件上编写一个语音信号处理程序，

对语音信号进行加噪去噪等处理，完成对语音信号时域和频域的分析和仿真，

达到简单语音信号处理的目的。

1.2 让我们熟悉 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 中各种语音处理命令；

掌握在 Windows 环境下语音信号录制方法；掌握数字信号处理的基本概念、

基本理论和基本方法；利用 MATLAB 设计 IIR 数字滤波器；学会用 MATLAB 对

信号进行分析和处理。

二、设计任务

2.1 语音信号的录入及转换

2.2 在 MATLAB 读入并且回放语音信号

2.3 绘制语音的频谱图和波形图

2.4 在语音信号中加入噪声并比较频谱图

2.5 设计一个滤波器去噪

2.6 比较加噪前后噪声对语音影响，通过频谱及波形反映

三、设计原理

3.1 语音信号的采集原理

因为在 MATLAB 中，[y,fs,bits]=wavread(‘蜀道难’,[N1 N2]);用于读取

语音信号，采样值放在向量 y 中，fs 表示采用频率(Hz),nbits 表示采样位数，

[N1 N2]表示读取的值从 N1 点到 N2 点的值。

sound(y,fs,bits);用于声音的回放。向量 y 则代表了一个信号，也即一个

复杂的“函数表达式”，也可以说像处理一个信号的表达式一样处理这个声音信

号。在本次设计中，利用 -t 对语音信号进行快速傅里叶变换，就可以得到信号

的频谱特性。

3.2 加噪原理

利用 MATLAB 中的随机函数(rand 或 randn)产生噪声加入到语音信号中，

模仿语音信号被污染，并对其频谱分析。Randn 函数有两种基本调用格式：

Randn(n)和 Randn（m,n）,前者产生 n×n 服从标准高斯分布的随机数矩阵，

后者产生 m×n 的随机数矩阵。

我在本次代码中加入的是 Noise=a*rand(N,2),就是产生一个 2xN 的矩阵，

前面的 a 表示加入的随机噪声的强度。我通过改变 a 的数值发现，a 的值越大，

噪声对声音信号的影响越明显，反之影响较小，这些都是通过波形图和频谱图

反映出来的。我觉得这是个有趣的代码，并且对声音信号的认识又加深了一步。

我加入的是 Noise=0.01*rand(N,2)噪声，因为这样的的噪声我才能看到频谱

的的波形。

然后将设计好的噪声加入的原来的声音信号中，通过查阅资料我发现是频

率相加。通过 MATLAB 运行加入了噪声的代码及声音，声音信号就会出现噪声。

3.3 去噪原理

在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率 fs.max 大于信号中，最高

频率 fmax 的 2 倍时，即：fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了

原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的 5～10 倍；

采样定理又称奈奎斯特定理。 1924 年奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信

道的最高大码元传输速率的公式 : 理想低通信道的最高大码元传输速率

=2W*log2 N (其中 W 是理想低通信道的带宽,N 是电平强度)为什么把采样频率

设为 8kHz?在数字通信中，根据采样定理, 最小采样频率为语音信号最高频率的

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