基于matlab語音信號的采集與分析-資料下載頁

【導讀】電子信息科學與技術專業馬曉敏。處理的目的是得到某些參數以便高效傳輸或存儲,或者是用于某種應用，如人工合成出語音、辨識出講話者、識別出講話內容、進行語

　　

【正文】 Butterworth 頻譜波形、幅度波形和相位波形的顯示程序和波形的顯示程序類似 ， 只需修改兩句顯示程序 ， 分別改為 : subplot(2,1,1)。plot(s)。title(39。IIR 濾 波 后 信 號 的 頻 譜 39。) 、subplot(2,1,2)。plot(Z)。title(39。FIR 濾 波 后 信 號 的 頻 譜 39。) ；subplot(2,1,1)。plot(mags)。title(39。IIR 濾 波 后 信 號 的 幅 度 39。) 、subplot(2,1,2)。plot(magZ)。title(39。FIR 濾 波 后 信 號 的 幅 度 39。) 和subplot(2,1,1)。plot(angs)。title(39。IIR 濾 波 后 信 號 的 相 位 39。) 、subplot(2,1,2)。plot(angZ)。title(39。FIR 濾波后信號的相位 39。)即可。 ⑼ 系統的退出 “退出”按鈕 的 callback 如下。 close。 16 4 系統調試及運行 系統設計完成后，保存到指定位置，下面進行調試和運行。 ⑴ 點擊“打開信號”按鈕，打開提前錄好的聲音信號，在坐標系中會顯示信號的波形，如圖 41 所示 。 圖 41 原始信號波形 ⑵ 點擊“聲音播放”按鈕，系統會播放打開的聲音信號。 ⑶ 點擊“幅度”按鈕，在坐標系中會顯示已打開信號的幅度波形，幅度波形如圖 42 所示 。 圖 42原始信號幅值 ⑷ 點擊“頻譜”按鈕，在坐標系中會顯示已打開信號的頻譜波形， 頻譜 波形 17 如圖 43 所示 。 圖 43原始信號頻譜 ⑸ 點擊“相位”按鈕，在坐標系中會顯示已打開信號的相位波形，相位波形如圖 44 所示 。 圖 44原始信號相位 ⑹ 點擊“定點分析”按鈕， 系統會播放聲音信號，并且 在坐標系中會顯示已打開信號的 定點分析 波形，波形如圖 45 所示 。 ⑺ 點擊加噪按鈕組中的波形按鈕，系統會播放原聲音信號加入噪聲后的聲音，并在坐標系中顯示加入噪聲后信號的波形，波形如圖 46所示。 同理， 點擊加噪按鈕組中的頻譜按鈕 、幅度按鈕和相位按鈕 ，系統會在坐標系中顯示加入噪聲后信號的頻譜波形 、幅度波形和相位波形 ， 分別 如圖 4圖 4圖 49 所 18 示。 圖 45定點分析運行結果圖 圖 46加噪后信號波形 19 圖 47加噪后信號頻譜 圖 48加噪后信號幅度 圖 49加噪后信號相位 ⑻ 點擊 FIR 按鈕組中的波形按鈕，系統會播放濾除噪聲后的聲音信號，并在坐標系中顯示加入濾除噪聲后信號的波形，波形如圖 410所示。 同理，點擊 FIR按鈕組中的頻譜按鈕、幅度按鈕和相位按鈕，系統會在坐標系中顯示濾除噪聲后信號的頻譜波形、幅度波形和相位波形，分別如圖 41圖 41圖 413 所示。 ⑼點擊 IIR 按鈕組中的波形按鈕， 系統會播放濾除噪聲后的聲音信號，并在坐標系中顯示加入濾除噪聲后信號的波形，波形如圖 414 所示。同理，點擊 IIR按鈕組中的頻譜按鈕、幅度按鈕和相位按鈕，系統會在坐標系中顯示濾除噪聲后信號的頻譜波形、幅度波形和相位波形，分別如圖 41圖 41圖 417 所示。 20 圖 410 FIR濾波后信號波形 圖 411 FIR濾波后信號頻譜 圖 412 FIR濾波后信號幅度 21 圖 413 FIR濾波后信號相位 圖 414 IIR濾波后信號波形 圖 415 IIR濾波后信號頻譜 22 圖 416 IIR濾波后信號 幅值 圖 417 IIR濾波后信號相位 ⑽ 點擊 butterworth 按鈕組中的波形按鈕，系統會在坐標系中顯示 分別用 FIR和 IIR 濾除 噪聲后信號的波形，波形如圖 418 所示。同理，點擊 butterworth 按鈕組中的頻譜按鈕、幅度按鈕和相位按鈕，系統會在坐標系中顯示 分別用 FIR 和IIR 濾除噪聲后信號的頻譜波形、幅度波形和相位波形，分別如圖 41圖 4圖 421 所示。 23 圖 418 Butterworth波形 圖 419 Butterworth頻譜 圖 420 Butterworth幅度 24 圖 421 Butterworth相位 經過認真調試，系統可以正常運行，系統設計成功。但是在調試過程中也遇到了一些問題，比如打開信號時，我曾自己用錄音機錄過聲音信號，通過格式轉化也轉化為 wav 格式的聲音信號，但是用此系統去打開聲音信號時卻不能打開，后來經過自己去圖書館查閱資料、上論壇討論、上網查閱資料等， 知道 wav 格式有很多種，不是每一種此系統都識別，經過自己的反復調試，終于把問題解決了。后來的種種挫折，在自己的努力下，成功解決，系統設計完成。 25 總結 通過這次課程設計，使我對語音信號有了全 面的認識，對數字信號處理的知識又有了深刻的理解，在之前數字信號與處理的學習以及完成課后的作業的過程中，已經使用過 MATLAB，對其有了一些基礎的了解和認識。 本設計圓滿的完成了對語音信號的讀取與打開，與課題的要求十分相符； 本設計也較好的完成了對語音信號的頻譜分析，通過 fft 變換，得出了語音信號的頻譜圖； 在濾波這一塊，課題主要是從巴特沃斯濾波器入手來設計濾波器，也從一方面基本實現了濾波； 初略的完成了界面的設計，但也存在相當的不足，只是很勉強的達到了打開語音文件、顯示已定濾波前后的波形等圖。 語音信號處理 是語音學與數字信號處理技術相結合的交叉學科，課題在這里不討論語音學，而是將語音當做一種特殊的信號，即一種 “ 復雜向量 ” 來看待。也就是說，課題更多的還是體現了數字信號處理技術。 從課題的中心來看，課題是希望將數字信號處理技術應用于某一實際領域，這里就是指對語音的處理。作為存儲于計算機中的語音信號，其本身就是離散化了的向量，我們只需將這些離散的量提取出來，就可以對其進行處理了。 在這里，用到了處理數字信號的強有力工具 MATLAB，通過 MATLAB 里幾個命令函數的調用，很輕易的在實際化語音與數字信號的理論之間搭了一 座橋。 通過這次練習是我進一步了解了信號的產生、采樣及頻譜分析的方法。 以及其中產生信號和繪制信號的基本命令和一些基礎編程語言。讓我感受到只有在了解課本知識的前提下，才能更好的應用這個工具；并且熟練的應用 MATLAB 也可以很好的加深我對課程的理解，方便我的思維。這次設計使我了解了 MATLAB 的使用方法，學會分析濾波器的優劣和性能，提高了分析和動手實踐能力。 課題的特色在于它將語音看作了一個向量，于是語音數字化了，則可以完全利用數字信號處理的知識來解決。我們可以像給一般信號做頻譜分析一樣，來給語音信號做頻譜分析 ，也可以較容易的用數字濾波器來對語音進行濾波處理。 26 最后，還利用了 MATLAB 的另一強大功能 —— gui 界面設計。設計出了一個簡易的用戶應用界面，可以讓人實現界面操作。更加方便的進行語音的頻譜分析與濾波處理。 但由于知識能力有限，當中也存在相當的不足，特別體現在濾波與界面設計這一塊。對濾波的研究，本文只是舉出了很小的一個方面，還有許多精髓都未能一一列舉。至于用戶界面的設計，由于筆者是初次接觸，也未能有特別的掌握，僅就剛學習到的一些加以運用，于是設計的還是很粗燥。當然，這些問題與不足在今后的進一步學習中，我會一 步一步的去進行解決。特別是對 gui 界面的設計，還有特別多的地方要學習 ， 我相信，進一步加強對 MATLAB 的學習與研究對我今后的學習將會起到很大的幫助 。 27 致謝 非常感謝我的導師 老師！在 老師細心的教導下，我才能夠順順利利的完成了畢業課程的設計。從課程設計材料的搜集到根據選題對素材的提取與整理，從 Matlab 的簡易入手到程序的分析與設計，從理論與算法到程序的編寫與仿真，每一步都有曹老師的細心知道與耐心講解。在學識淵博的曹老師的熏陶下，使我感覺到自己知識的淺薄，在浩瀚的知識海洋面前，使我感覺到自己要不斷進取 。 非常感謝我的同學們，感謝他們給我的幫助與支持，使我在畢業設計的過程中少走了不少彎路。 非常感謝我的家人和朋友們，感謝他們從畢業設計以來對我的關心與支持！ 最后，再次感謝理學與信息科學學院所有的老師，感謝他們四年以來對我的栽培與教養！謝謝大家！ 28 參考文獻 ： [1]語音信號數字處理，楊行峻等編著，電子工業出版社， 1995. [2]現代語音處理技術及應用，張雄偉，陳亮等編著，機械工業出版社， 2020 [3]張雄偉，陳量，楊吉斌．現代語音處理技術及應用 [M]．北京：機械工業出版社． 2020 [4]楊行峻、遲 惠生 .語音信號數字處理 .電子工業出版社， 2020. [5]吳家安等 . 語音編碼技術及應用，機械工業出版社， 2020年 . [6]易克初，田斌等 . 語音信號處理，國防工業出版社， 2020年 . [7]胡航．語音信號處理【 M】．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社， 2020． [8]張威． MATLAB基礎與編程入門【 M】．西安電子科技大學出版社， 2020． [9]陳永彬，王仁華，語音信號處理，中國科學技術大學出版社， 1990 [10] . Matlab之語音處理與合成工具箱（影印版），清華大學出 版社， 2020年 . [11]樊昌信．通信原理【 M】北京：國防工業出版社， 2020． [12]程佩青編著，數字信號處理教程（第三版），清華大學出版社， 2020年 .