基于MATLAB的语音信号采集和双线性变换法滤波器设计.doc

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1、轻工业学院课程设计任务书题目基于MATLAB的语音信号采集和双线性变换法滤波器设计专业、班级电子信息工程学号主要容、基本要求、主要参考资料等：主要容：要求学生在MATLAB中采集语音信号，并对所采集的语音信号进行时域和频谱分析。给定滤波器的性能指标，采用双线性变换法设计滤波器滤除高频成分的信号，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。基本要求：1、学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。2、在MATLAB下采集Windows自带的“WindowsXP关机.wav”语音信号。3、掌握数字信号处

2、理的基本概念、基本理论和基本方法。4、利用MATLAB环境采用双线性变换法设计数字滤波器滤出高频成分。5、学会用MATLAB对信号进行分析和处理。主要参考资料：1、文.基于MATLAB的语音信号的滤波与实现[J].电子技术.2008，22、徐靖涛.基于MATLAB的语音信号分析与处理[J].科技学院学报2008，1完成期限：2011.6.27—2011.7.1指导教师签名：课程负责人签名：2011年6月24日摘要本课程设计主要Matlab处理一段语音信号，绘制波形并观察其频谱。给定相应技术指标，用双线性变换法设计一个满足指标的巴特沃斯IIR滤

3、波器，对该语音信号进行滤波处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析，根据结果和学过的理论得出合理的结论。关键词matlab；语音信号；双线性；滤波器目录1语音信号的采集11.1语音信号的特点11.2语音信号的采集22语音信号的分析32.1语音信号分析技术32.2语音信号的时域分析42.3语音信号的频域分析53滤波器的设计53.1IIR滤波器53.2巴特沃斯滤波器64语音信号处理74.1滤波前语音信号74.2滤波后的语音信号85设计思路106心得体会11参考文献12附录源程序121语音信号的采集1.1语音信号的特点一般来说，人的听觉能感知的声音

4、频率围为20~20000Hz，在这一频率围可感知的声音强度为0～140dB，其中人耳比较敏感的区域在50~4000Hz。因此，采集子系统的硬件参数可根据要分析的语音信号的频率和强度来确定通过对大量语音信号的观察和分析发现，语音信号主要有下面两个特点：在频域，语音信号的频谱分量主要集中在300～3400Hz的围。利用这个特点，可以用一个防混迭的带通滤波器将此围的语音信号频率分量取出，然后按8kHz的采样率对语音信号进行采样，就可以得到离散的语音信号。在时域，语音信号具有“短时性”的特点，即在总体上，语音信号的特征是随着时间而变化的，但在一段较短

5、的时间间隔，语音信号保持平稳。在浊音段表现出周期信号的特征，在清音段表现出随机噪声的特征。图一语音信号时域波形图二语音信号频域波形1.2语音信号的采集MATLAB是美国MathWorks公司推出的一种面向工程和科学计算的交互式计算软件，在MATLAB环境中，可以通过多种编程方法驱动声卡实现对语音信号的采集和播放，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．使用MATLAB语言编程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、

6、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种分析图的呈现等等．在Matlab环境中，主要可以通过以下几种方法驱动声卡，采集语音信号：1．将声卡作为对象处理采集语音信号Matlab将声卡作为对象处理，其后的一切操作都不与硬件直接相关，而是通过对该对象的操作来作用于硬件设备（声卡）。操作时首先要对声卡产生一个模拟输入对象(ai)，给ai对象添加一个通道设置采样频率后，就可以启动设备对象，开始采集数据，采集完成后停止对象并删除对象。2．调用wavrecord功能函数采集语音信号。wavrecord功能函数只适用于windows95/98/N平台，它

7、使用windows声音输入设备录制声音。函数调用方式：wavrecord（N，fs，ch，nbits）；N：采集的样本数据量；fs：样本采集频率，为8000Hz、11025Hz、22050Hz和44100Hz之一，默认值为11025Hz；ch：样本采集通道，1为单声道，2为双声道，默认值为1（单声道）；nbits：每个样本的位数（或称解析度），‘double’、‘single’或‘int16’为16位，‘uint8’为8位；3．运用audiorecorder对象采集语音信号audiorecorder（fs，nbits，ch）可以创设一个aud

8、iorecorder对象。fs：样本采集频率，为8000Hz、11025Hz、22050Hz和44100Hz之一，默认值为8000Hz；nbits：每个样本的位数，