基于Matlab的语音信号滤波处理..docx

摘 要随着计算机和信息科学的飞速发展，信号处理逐渐发展成为一门独立的学科，成为信息科学的重要组成部分，在语音处理、雷达、图像处理、通信、生物医学工程等众多领域中得到广泛应用。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学科。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。本文简要介绍了语音信号采集和分析以及语音信号的特征与分析方法，并在采集语音信号后，在Matlab软件平台上进行频谱分析，并对所采集的语音信号加入噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用Matlab来读入语音信号，将它赋给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对他进行滤波，然后可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。关键词：Matlab 语音信号 FFT变换 滤波器目 录摘 要Ι1 绪论11.1 选题背景及意义11.2 设计内容11.3 设计流程图21.4 Matlab简介21.4.1 Matlab的主要功能31.4.2 Matlab的优势31.4.3 Matlab语言的特点32 语音信号分析42.1 语音信号的采样理论42.1.1 采样频率42.1.2 采样位数42.2 语音信号的采集52.3 语音信号的时域分析52.3.1 短时能量62.4 语音信号的频域分析72.4.1 快速傅里叶算法72.4.2 FFT的Matlab实现72.4.3 语音信号的频谱72.5 语音信号的加噪处理及频谱分析83 滤波器的设计93.1 滤波器的设计原理93.2.1 FIR数字滤波器93.2.2 IIR数字滤波器103.3 理想低通、高通的线性相位数字滤波器的表达方式113.4 用窗函数设计FIR滤波器123.4.1 窗函数133.4.2 窗函数设计法的性能分析133.5 用双线性变换法设计IIR滤波器144 语音信号的滤波164.1 语音信号滤波的目的174.2 语音信号的滤波测试174.3 加噪语音信号的滤波处理185 心得体会19参考文献20附录..............................................................................................................................................211 绪论语音信号的采集与分析技术的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等多门学科紧密联系，同时也是一门涉及面很广的交叉学科。语音是人类获取信息的重要来源，是利用信息的重要手段。由于实验条件或各种其它主、客观条件的限制，在信号的传输过程中，语音处理系统都不可避免地要会受到各种噪声的干扰。噪声不仅降低了语音的可懂度，破坏了语音的质量，而且还将会导致系统性能的急剧恶化，严重时会使整个系统无法正常工作。Matlab是由美国Mathworks公司发布的一款软件，该软件主要面对的是科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它具有数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大的功能。它被集成在一个易于使用的视窗环境下，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科领域提供了一种全面的解决方案，它在很大程度上摆脱了传统的其它编程语言的限制，如C语言、Fortran语言的编程模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。其强大的数据处理能力可以极大程度上消弱噪声影响，其还原出的真实的语音信号相符度一般都在90%以上。本文主要介绍的是语音信号的简单处理。由于语音信号的处理有很多种类，本文只针对滤波去噪这一范围。对信号进行采集，并对其进行各种处理，达到简单的语音信号滤波的目的。1.1 选题背景及意义随着现代计算机技术的普及和发展，数字电子产品的使用越来越深入到人们的日常生活中。人类与数字化产品的交往已经密不可分。语音信号的处理作为新时代的一个课题越来越受到人们的重视。语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，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。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。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。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。1.2 设计内容截取一段语音作为分析对象，利用Matlab对其进行FFT变换得到频谱。对其时域