语音信号分析课程设计报告-语音信号处理系统设计

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1、信号与线性系统课程设计报告课题三语音信号处理系统设计班级：姓名：学号：成绩：指导教师：日期：31目录摘要2关键词21课程设计的目的、意义32设计任务及技术指标33设计方案论证33.1设计理论依据33.1.1采样定理33.1.2采样频率33.1.3采样位数与采样频率43.2语音信号的分析及处理方法43.2.1语音的录入与打开43.2.2时域信号的FFT分析43.2.3滤波器设计53.2.4IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较73.2.5语音信号特征参数提取74设计内容84.1语音信号分析84.1.1原始语音信号分析84.1.2对原始信号重采样并回放94.1.3

2、对原始信号加入干扰噪声并分析114.1.4滤波器设计及其特性分析124.1.5对带噪信号滤波并分析134.2图形用户界面154.2.1图形用户界面概念154.2.2图形用户界面设计154.2.3图形用户界面制作154.2.4图形用户界面的设计程序164.3对语音信号部分时域参数计算234.3.1对语音信号进行分帧234.3.2计算语音信号的短时能量244.3.3计算语音信号的短时平均过零率254.3.4计算语音信号的短时自相关函数265实验结果与分析276总结28参考文献2831课题三语音信号处理系统设计摘要：数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和

3、技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字

4、域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等

5、领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。关键词：语音信号，MATLAB，滤波，GUI，时域参数311课程设计的

6、目的、意义本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：(1)了解MATLAB软件的特点和使用方法。(2)掌握利用MATLAB分析信号和系统的时域、频域特性的方法；(3)掌握数字滤波器的设计方法及应用。(4)了解语音信号的特性及分析方法。(5)通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。2设计任务及技术指标设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析，利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用MATLAB设计语言信号分析相关

7、程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是：(1)采集语音信号。(2)对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。(3)针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。(4)对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。(5)对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。(6)对语音信号部分时域参数进行提取。(7)设计图形用户界面（实现以上功能）。3设计方案论证3.1设计理论依据3.1.1采样定理在进行模拟/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

8、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