音频信号处理与分析

课程设计报告

题目：基于matlab的语音信号的采集与分析

学院信息科学技术学院

系别自动化

专业班级自动化2班

学生姓名娄颖楷

指导教师宁树实张旗

提交日期 2014年11月28日

目录

目录

一、设计目的 (1)

二、设计要求和设计指标 (1)

三、设计内容 (1)

3.1设计原理 (2)

3.1.1 信号的采集与分析 (2)

3.1.2 叠加高频噪声 (2)

3.1.3 设计滤波器并滤掉噪声信号 (2)

3.2 实验结果与分析 (3)

四、本设计改进和建议与不足 (5)

五、总结 (5)

六、主要参考文献 (5)

附录 (6)

《系统综合设计》报告

一、设计目的

音频信号分析和处理，就是用计算机对音频信号进行频谱分析和处理，以达到预期的目的。本课程设计旨在引导学生进一步了解、熟悉音频信号分析和处理的相关理论后，并进行综合性训练，其目的是：

1 回顾信号分析和处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；

2 增强应用 Matlab 编写应用程序及分析、解决实际问题的能力；

3 用所学的内容解决实际工程问题，培养工程实践能力。

二、设计要求和设计指标

利用MATLAB对音频信号进行数字信号处理和分析，要求采集音频信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，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。

要求利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。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，再依据实际情况对它进行滤波。然后通过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。

三、设计内容

1 信号采集

采集语音信号，并对其进行FFT频谱分析，画出信号的时域波形图和频谱图。

2 构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析

对所采集的语音信号加入干扰噪声，对语音信号进行回放，感觉加噪前后声音的变化，分析原因，得出结论。并对其进行FFT频谱分析，比较加噪前后语音信号的波形及频谱，对所得结果进行分析，阐明原因，得出结论。

3 数字滤波器设计

根据待处理信号特点，设计合适数字滤波器，绘制所设计滤波器的幅频和相频特性。

4 信号处理

用所设计的滤波器对含噪语音信号进行滤波。对滤波后的语音信号进行FFT频谱分析。画出处理过程中所得各种波形及频谱图。

对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。比较滤波前后语音信号的波形及

语音信号分析与处理2011

数字信号处理实验二：语音信号分析与处理 学号 姓名 注：1）此次实验作为《数字信号处理》课程实验成绩的重要依据，请同学们认真、独立完成，不得抄袭。 2）请在授课教师规定的时间内完成； 3）完成作业后，请以word 格式保存，文件名为：学号+姓名 4）请通读全文，依据第2及第3 两部分内容，认真填写第4部分所需的实验数据，并给出程序内容。 1. 实验目的 (1) 学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法 (2) 掌握在windows 环境下语音信号采集的方法 (3) 掌握MATLAB 设计FIR 和IIR 滤波器的方法及应用 (4) 学会用MATLAB 对语音信号的分析与处理方法 2. 实验内容 录制一段自己的语音信号，对录制的语音信号进行采样，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，确定语音信号的频带范围；使用MATLAB 产生白噪声信号模拟语音信号在处理过程中的加性噪声并与语音信号进行叠加，画出受污染语音信号的时域波形和频谱图；采用双线性法设计出IIR 滤波器和窗函数法设计出FIR 滤波器，画出滤波器的频响特性图；用自己设计的这两种滤波器分别对受污染的语音信号进行滤波，画出滤波后语音信号的时域波形和频谱图；对滤波前后的语音信号进行时域波形和频谱图的对比，分析信号的变化；回放语音信号，感觉与原始语音的不同。 3. 实验步骤 1）语音信号的采集与回放 利用windows 下的录音机或其他软件录制一段自己的语音（规定：语音内容为自己的名字，以wav 格式保存，如wql.wav ），时间控制在2秒之内，利用MATLAB 提供的函数wavread 对语音信号进行采样，提供sound 函数对语音信号进行回放。 [y,fs,nbits]=wavread(file), 采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率nbits 表示采样位数。Wavread 的更多用法请使用help 命令自行查询。 2）语音信号的频谱分析 利用fft 函数对信号进行频谱分析 3）受白噪声干扰的语音信号的产生与频谱分析 ①白噪声的产生： N1=sqrt （方差值）×randn(语音数据长度，2)（其中2表示2列，是由于双声道的原因） 然后根据语音信号的频谱范围让白噪声信号通过一个带通滤波器得到一个带限的白噪声信号 N2； 带通滤波器的冲激响应为： h B （n ）= ))((sin ))((sin 1122απ ωπωαπωπω---n c n c c c c c

语音信号分析与处理系统设计

语音信号分析与处理系统设计

语音信号分析与处理系统设计 摘要 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的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。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。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它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、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，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以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。 本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用GUI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、变幅、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。 最后，本文对语音信号处理的进一步发展方向提出了自己的看法。 关键字：Matlab；语音信号；傅里叶变换；信号处理；

目录 1 绪论 (1) 1.1课题背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1. 3本课题的研究内容和方法 (2) 1.3.1 研究内容 (2) 1.3.2 运行环境 (2) 1.3.3 开发环境 (2) 2 语音信号处理的总体方案 (3) 2.1 系统基本概述 (3) 2.2 系统基本要求 (3) 2.3 系统框架及实现 (3) 2.4系统初步流程图 (4) 3 语音信号处理基本知识 (6) 3.1语音的录入与打开 (6) 3.2采样位数和采样频率 (6) 3.3时域信号的FFT分析 (6) 3.4数字滤波器设计原理 (7) 3.5倒谱的概念 (7) 4 语音信号处理实例分析 (8) 4.1图形用户界面设计 (8) 4.2信号的采集 (8) 4.3语音信号的处理设计 (8) 4.3.1 语音信号的提取 (8) 4.3.2 语音信号的调整 (10)

基于Matlab的语音信号处理与分析

系（院）物理与电子工程学院专业电子信息工程题目语音信号的处理与分析 学生姓名 指导教师 班级 学号 完成日期：2013 年5 月 目录 1 绪论 (3) 1.1课题背景及意义 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3本课题的研究内容和方法 (4) 1.3.1 研究内容 (4) 1.3.2 开发环境 (4) 2 语音信号处理的总体方案 (4) 2.1 系统基本概述 (4) 2.2 系统基本要求与目的 (4) 2.3 系统框架及实现 (5) 2.3.1 语音信号的采样 (5) 2.3.2 语音信号的频谱分析 (5) 2.3.3 音乐信号的抽取 (5) 2.3.4 音乐信号的AM调制 (5) 2.3.5 AM调制音乐信号的同步解调 (5) 2.4系统设计流程图 (6) 3 语音信号处理基本知识 (6) 3.1语音的录入与打开 (6)

3.2采样位数和采样频率 (6) 3.3时域信号的FFT分析 (7) 3.4切比雪夫滤波器 (7) 3.5数字滤波器设计原理 (8) 4 语音信号实例处理设计 (8) 4.1语音信号的采集 (8) 4.3.1高频调制与低频调制 (10) 4.3.2切比雪夫滤波 (11) 4.3.3 FIR滤波 (11) 5 总结 (12) 参考文献 (13) 语音信号的处理与分析 【摘要】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的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。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。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它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、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，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以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。 本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用GUI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、变幅、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。 最后，本文对语音信号处理的进一步发展方向提出了自己的看法。 【关键词】Matlab 语音信号傅里叶变换低通滤波器

基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计

语音信号处理系统设计 摘要：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。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，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干扰噪声，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（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，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，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过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，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 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： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．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程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是：

如何利用matlab处理音频信号

Matlab处理音频信号 一、问题的提出：数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？信号是传递信息的函数。 一、问题的提出： 数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。离散时间信号%26mdash;%26mdash;序 列%26mdash;%26mdash;可以用图形来表示。 按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种： （1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。 （2）离时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。 （3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。 语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分析：矩形方波，锯齿波，梯形波，临界阻尼指数脉冲波形，三角波，余旋波，余旋平方波，高斯波。对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。 于是，本课题就从频域的角度对信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤波器。当然，这些过程的实现都是在MATLAB软件上进行的，MATLAB软件在数字信号处理上发挥了相当大的优势。

信号处理实验七音频频谱分析仪设计与实现

哈尔滨工程大学 实验报告 实验名称：离散时间滤波器设计 班级：电子信息工程4班 学号： 姓名： 实验时间：2016年10月31日18：30 成绩：________________________________ 指导教师：栾晓明 实验室名称：数字信号处理实验室哈尔滨工程大学实验室与资产管理处制

实验七音频频谱分析仪设计与实现 一、 实验原理 MATLAB 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，其数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数命令。本实验要求基于声卡和MTLAB 实现音频信号频谱分析仪的设计原理与实现，功能包括： (1)音频信号输入，从声卡输入、从WAV 文件输入、从标准信号发生器输入； (2)信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计、以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算。 (3)信号频谱分析，频率、周期的统计，同行显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。 1、频率(周期)检测 对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T ，由于能够求得多个T 值(ti 有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 2、幅值检测 在一个周期内，求出信号最大值ymax 与最小值ymin 的差的一半，即A = (ymax - ymin)/2，同样，也会求出多个A 值，但第1个A 值对应的ymax 和ymin 不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A 值的平均作为幅值的估计值。 3、相位检测 采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-ti/T)，{x}表示x 的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。 频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。 4、数字信号统计量估计 (1) 峰值P 的估计 在样本数据x 中找出最大值与最小值，其差值为双峰值，双峰值的一半即为峰值。 P=0.5[max(yi)-min(yi)] (2)均值估计 i N i y N y E ∑== 1 )( 式中，N 为样本容量，下同。 (3) 均方值估计 () 20 2 1 ∑== N i i y N y E (4) 方差估计 ∑=-=N i i Y E y N y D 0 2))((1)(

数字信号处理综合分析报告--数字音频信号的分析与处理

数字信号处理综合报告--数字音频信号的分析与处理

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数字信号处理实验 题目数字音频信号的分析与处理 班级 姓名 学号 日期 2013.06.10-2013.06.24

一、实验目的 1．复习巩固数字信号处理的基本理论； 2．利用所学知识研究并设计工程应用方案。 二、实验原理 数字信号处理技术在音频信号处理中的应用日益增多，其灵活方便的优点得到体现。分频器即为其中一种音频工程中常用的设备。 人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20000Hz，但由于技术所限，扬声器难以做到在此频率范围内都有很好的特性，因此一般采用两个以上的扬声器来组成一个系统，不同的扬声器播放不同频带的声音，将声音分成不同频带的设备就是分频器。下图是一个二分频的示例。 图8.1 二分频示意图 高通滤波器和低通滤波器可以是FIR或IIR类型，其中FIR易做到线性相位，但阶数太高, 不仅需要耗费较多资源，且会带来较长的延时；IIR阶数低，但易出现相位失真及稳定性问题。 对分频器的特性，考虑最多的还是两个滤波器合成的幅度特性，希望其是平坦的，如图8.2所示： 图8.2 分频器幅度特性 分频 低频放 高频放 声 音 High Low-

由于IIR 的延时短，因此目前工程中大量应用的还是Butterworth 、Bessel 、Linkwitz-Riley 三种IIR 滤波器。其幅频特性如图8.3所示： 图8.3 三种常用IIR 分频器的幅度特性 巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等类型的数字滤波器系数可通过调用MATLAB 函数很方便的计算得到，但Bessel 、Linkwitz-Riley 数字滤波器均无现成的Matlab 函数。 并联系统的系统函数为 级联系统的系统函数为 宁可瑞滤波器（Linkwitz-Riley ），由两个巴特沃斯滤波器级联而成。 N 阶巴特沃夫滤波器等效宁可瑞滤波器的设计 l h h l l h ()()()()()()()()()()()()()()()B=conv(B ,A )+conv(B ,A )A=conv(A ,A ) l h l h l h l h h l l h B z B z H z H z H z A z A z B z A z B z A z B z A z A z A z =+=++==????121212l 212()()()()()()()()() B=conv(B ,B )A=conv(A ,A ) B z B z B z H z H z H z A z A z A z ===?????

语音信号处理系统设计

课题六语音信号处理系统设计 摘要：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。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，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干扰噪声，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（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，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，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过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，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 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： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．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程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是：

对语音信号进行分析及处理资料

一、设计目的 1.进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使自身对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统的掌握和理解； 2.增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力； 3．培养自我学习的能力和对相关课程的兴趣； 二、设计过程 1、语音信号的采集 采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。 采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实 采样定理又称奈奎斯特定理，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs不小于信号中最高频率fm的2倍时，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。 利用Windows下的录音机，录制了一段发出的声音，内容是“数字信号”，时间在3 s内。接着在D盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。 [x1,fs,bits]=wavread('E:\数字信号.wav'); %读取语音信号的数据，赋给变量x1，返回频率fs 44100Hz，比特率为16 。 2 、语音信号的频谱分析 （1）首先画出语音信号的时域波形； 程序段： x=x1(60001:1:120000); %截取原始信号60000个采样点

plot(x) %做截取原始信号的时域图形 title('原始语音采样后时域信号'); xlabel('时间轴 n'); ylabel('幅值 A'); （2）然后用函数fft 对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性； y1=fft(x,6000); %对信号做N=6000点FFT 变换 figure(2) subplot(2,1,1),plot(k,abs(y1)); title('|X(k)|'); ylabel('幅度谱'); subplot(2,1,2),plot(k,angle(y1)); title('arg|X(k)|'); ylabel('相位谱'); （3）产生高斯白噪声，并且对噪声进行一定的衰减，然后把噪声加到信号中，再次对信号进行频谱特性分析，从而加深对频谱特性的理解； d=randn(1,60000); %产生高斯白噪声 d=d/100; %对噪声进行衰减 x2=x+d; %加入高斯白噪声 3、设计数字滤波器 (1)IIR 低通滤波器性能指标通带截止频Hz f c 1000=，阻带截止频率 Hz f st 1200=，通带最大衰减dB 11=δ，阻带最小衰减dB 1002=δ。 (2)FIR 低通滤波器性能指标通带截止频率Hz f c 1000=，阻带截止频率 Hz f st 1200=， 通带衰减1δ≤1dB ，阻带衰减 2δ≥ 100dB 。 （3）IIR 高通滤波器的设计指标，Hz f z 1000=，Hz f p 2000=，阻带最小衰减dB A s 30=，通带最大衰减dB A P 1=。 （4）（4）FIR 高通滤波器的设计指标，Hz f z 1000=，Hz f p 2000=，阻带最小衰减dB A s 50=，通带最大衰减dB A P 1=。 （5）用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在Matlab 中，FIR 滤波器利用函数fftfilt 对信号进行滤波，IIR 滤波器利用函数filter 对信号进行滤波。比较滤波前后语音信号的波形及频谱，在一个窗口同时画出滤波前后

录音合成技术教案-音频信号处理

第四章：音频信号处理-1 信号在时间范畴内的处理 第13 –16 学时

内容 ?混响的概念 ?决定混响的因素?混响时间的选择?时空 ?声源、麦克与环境?术语概念?反射的顺序?条件 ?参数

混响的概念 ◆乐器停止发音后，声音并不马上消失，而是伴有余音的，即分贝 数渐渐下降，这种现象称为混响。 ◆声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。 ◆混响是由于声音在室内反射造成的，室外是没有混响的。 ◆反映音乐厅质量的主要因素是混响。

决定混响的因素 ◆房间的体积：通常体积越大，混响时间越长； ◆房间内壁的材质：如果内壁是粗糙柔软的吸声材质，那么混响时间会短 些，如果内壁是坚硬光滑的反射材质，那么混响时间会长些，房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板，以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物，特别是坐椅，增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间； ◆声音的频率：由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差，所以高频 声音的混响时间比低频声音短。

混响时间的选择 ◆混响时间太短会使声音变得干涩，太长则会使音乐失去清晰的线条，两 者都不利于音乐的欣赏。实践表明，适合乐队演奏的音乐厅，混响时间应在1.5到2秒之间。 ◆最佳的混响时间并不是唯一的，它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐 队的规模等诸多因素。 ◆例如：重视音响效果的听众希望混响时间长些(交响乐) ，重视音乐细节 (旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些（歌剧）。

时空主题词：干音、湿音、时间、空间、直达、反射、混响、延时 ?我们熟悉的时间与空间 ?室内 ?室外 ?混响 ?反射 ?时间与空间的概念 ?早期反射与后期混响 ?延时与延迟 ?空间尺寸

基于MATLAB的语音信号分析与处理系统的设计

数字信号处理大作业 基于MATLAB的语音信号分析与处理系统的设计 班级：物联网1401 学号： 姓名：zk 目录 一、设计目的 (2)

二、设计内容及要求 (2) 2.1设计内容 (2) 2.2设计要求 (3) 三、详细设计过程 (3) 3.1语音信号的采集 (3) 3.2 原始语音信号的时域频域分析 (3) 3.3原始语音信号加噪 (5) 3.4设计滤波器 (6) 3.5 MATLAB语音信号处理界面设计 (8) 3.6 利用C语言得出声音带宽 (11) 四、调试结果 (11) 五、结论 (12) 参考文献 (13) 一、设计目的 综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用 MATLAB和C语言作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。 二、设计内容及要求 2.1设计内容 ①录制一段自己的语音信号（我是物联网1401班的张坤），并对录制的信号进行采样。

②画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 ③给定滤波器的性能指标，采用窗函数法或双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应。 ④利用设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波，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，回放语音信号。 ⑤用 MATLAB 设计一信号处理系统界面。 ⑥利用C语言对录制语音信号进行FFT变换（取其中的1024进行），计算出自己声带的带宽。 2.2设计要求 ①学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法。 ②掌握在 Windows 环境下语音信号采集的方法。 ③掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。 ④掌握 MATLAB 设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法。 ⑤学会用 MATLAB 对信号进行分析和处理。 ⑥学会用C语言进行FFT程序的编写和算法效果的仿真。 三、详细设计过程 3.1语音信号的采集 利用PC 机上的声卡和Windows 操作系统实现语音信号的的采集。打开“开始”菜单，选择“程序\附件\娱乐\录音机”项，打开Windows中自带的录音机程序，点击录音机程序界面中的录音按钮，开始声音录制。录完后点击放音按钮,可以实现所录音的重现。以文件名“zhangkun”保存入D:\ 中。文件存储器的后缀默认为.wav ,这是Windows 操作系统规定的声音文件存的标准。 3.2 原始语音信号的时域频域分析 利用MATLAB中的“audioread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。根据help文档，下面介绍audioread函数三种调用格式。

音频信号处理

摘要 在机器人技术领域，由于嵌入式处理器的运算能力有限，在某些情况下，尤其是在处理音频信号时，可将一些运算转移至一个远程桌面或服务器上完成。例如，在一个远程处理器上完成话语识别往往效率更高，更加迅速、准确。大多数现代智能手机均以远程方式处理语音识别。 此外，用户可能会希望在机器人上直接使用自己的信号处理算法。例如，用户会希望通过分析输入信号来探测诸如音乐、铃声、语音等不同发声事件。 本文将介绍机器人NAO 上的音频模块的组织方式、如何访问NAO 扩音器声音数据以及如何以本地或远程方式将数据输送至NAO 的扬声器。相关研究成果 ● 随着互联网的不断发展，研究人员成功实现了 众多研究项目，使人们可以通过网络传送大量（音频或视频）数据。为此开发出的许多使用协议还可优化数据传输质量。NAOqi 框架使用的正是其中的一种协议（即“SOAP ”，全称为“Simple Object Access Protocol ”），可以通过网络收发音频信号。● 在NAO 上生成和记录声音时，使用的是ALSA （Advanced Linux Sound Architecture ）库。 原理 目前，NAOqi 中包含六个相互关联的音频模块。其组织方式如图1所示。 ALAudioDevice 模块管理音频输入与输出。 因此，所有试图向NAO 的扬声器发送声音的模块，或是处理来自NAO 扩音器声音的模块，都必须与ALAudioDevice 模块交流信息。 图1NAOqi 音频模块 构架 关键性能音频信号处理

实时声音处理 为了实时处理扩音器输入信号，首先需要创建一个“Aud io in”模块。随后，该模块必须订阅至ALAudioDevice 模块。后者将通过一个调回函数发送输入缓冲。ALAudioDevice 按顺序发送缓冲，即输入缓冲首先发送至第一个订阅模块，待第一个模块完成处理后再发送至第二个订阅模块，以此类推。该工作模式请见图2。 ALAudioDevice 模块按照由inputBufferSize 的设定值及输入样本率（48kHz ）确定的时间间隔定期读取输入缓冲。因此，订阅模块的总处理用时不得超过这一时间间隔，否则会错失音频缓冲，从而无法实现实时处理。优点 远程处理声音信号的优点在于用户可较为轻松地调试或优化其声音处理算法，而且，与在机器人上运行相比，这些算法可占用更多CPU 负荷。然而，如果用户的模块直接在NAO 上运行，音频缓冲的输送速度会较快。局限 ● 通过ALAudioDevice 模块可获得的最大输入缓冲大小为65536（每个扩音器频道为16384个16位样本）。 因此，一个缓冲的最长处理时间为341ms 。 ● 通过ALAudioDevice 模块可发送的最大缓冲大小为32768（16384个16位立体声样本）。 ● 由于输入样本率为48kHz ，远程声音处理所需的最低链接比特率为384kBits/s 。如果用户使用的网络链接速度过低，或链接质量不佳，就会导致错失音频缓冲。 图2输入缓冲 发送与处理的工作模式

1.4音频信号处理电路

模块1 CRT电视机的维修 任务1.4音频信号处理电路 知识能力 电视机的伴音解调电路的任务是完成电视伴音的解调和放大，使声音信号有足够的功率推动扬声器。伴音电路是由伴音中频滤波器(带通滤波器)、第二伴音中放限幅放大器、鉴频器、前置放大器、音量控制、功率放大器等电路组成。通常把伴音中频放大器、鉴频器和电子音量衰减器做在一块集成电路中，或与图像中频电路做在一起。 1.4.1 音频处理电路的原理

视频检波输出的视频全电视信号(其中包含有6.5MHz的第二伴音中频信号，也有单独供出这一信号的电路方式)进入6.5MHZ滤波器，取出6.5MHz调频伴音中频信号。然后由伴音中放电路作限幅放大，送到鉴频器，解调出伴音音频信号。至此已还原出伴音信号，但它的功率小，不足以推动扬声器，所以这种小音频信号还要经前置音频放大器和功率放大器放大后才最后送扬声器。为了能控制音量，在前置放大和功率放大器之间还插入音量控制电路。音量控制的方法有多种，最简单的是电位器分压法，用电位器做音频前置放大器音频输出的负载，从活动滑臂上取出信号送功率放大级。在集成电路电视机中目前多采用直流电压音量控制法，其方法是在音频前放置放大器与功率器之间设一个电子衰减器。图4－1所示是一个采用电子衰减器的彩电的整机方框图。图中的虚线框即是电子衰减器。它有一个信号输入端和一个直流电压控制输入端，其衰减量的大小决定于输入的直流电压的大小，有的电路是该电压越高，信号衰减越大，输出信号电子越低；有的电路则与此相反。产生控制用直流电压的 方法有两种：1）电位器调节法，如图中的R 2。12V电压加在电位器R 2 两端，调节滑臂，即可 调节直流控制电压；2)键控法。键控信号送入微电脑，再由微电脑控制电路输出直流音量控制电压控制电子衰减器(当然其间还插入接口电路)。由于采用电子衰减器具有直流电压控制衰减功能，故易于开发伴音静噪和静音功能。静音功能是使微电脑控制电路产生一高电位——静音控制电压，送至衰减器音量控制端暂停伴音输出。电子衰减器一般随伴音中频电路或功放电路制作在集成电路中，其直流电压衰减控制端由引脚引出与外电路连接。 目前大多数彩电的伴音通道中，还有两个附属电路：一种是AV接口电路。为了使电视机具有连接录像机、VCD、DVD机等视频设备播放视频节目的功能，设置了AV接口电路。它的主电路是集成化的电子开关，图4－1中给出了音频切换的示意图(视频部分未画)。伴音解调器(鉴频器)输出的音频信号不直接送往音频预置放大电路，而先送往AV接口电路中的模拟开关的一个输入端。外部来的音频信号送往开关的另一个输入端，电子开关可以选择这两路输入信号之一并将它送至音频放大电路。 还有一种是伴音中频制式转换电路。由于世界各地区电视广播的制式的差别，第二伴音中频信号的频率有4.5MHz、5.5MHz、6.0MHz、6.5MHz等多种。因此在多制式电路的机型中，有必要增加伴音中频制式转换电路或多通道鉴频电路。这一电路的本质是使用电子开关、带通滤波器及变频技术，使伴音解调电路适应各制式的伴音中频，而其转换过程则由微电脑来自动控制(也有人工控制的)。 1.4.2、音频处理电路的检修

含噪声的语音信号分析与处理设计讲解

课程设计任务书 学生姓名：苗强强专业班级：电信1204 指导教师：阙大顺沈维聪工作单位：信息工程学院 题目: 程控宽带放大器的设计 初始条件： 程控宽带放大器是电子电路中常用模块，在智能仪器设备及嵌入式系统中有广 泛的应用。因此对于电子信息专业的技术人员来说，熟练掌握该项技术很有必要。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体 要求） （1）输入阻抗>1KΩ,单端输入，单端输出，放大器负载电阻为600Ω； （2）3dB通频带10kHz~6MHz，在20kHz~5MHz频带内增益起伏<1dB。 （3）增益调节范围10 dB~40 dB，（通过键盘操作调节）。 （4）发挥部分：当输入频率或输出负载发生变化时，通过微处理器自动调节，保持 放大器增益不变。 （5）电路通过仿真即可。 时间安排： 1. 任务书下达，查阅资料 1天 2. 制图规范、设计说明书讲解 2天 3. 设计计算说明书的书写 5天 4. 绘制图纸 1天 5. 答辩 1天 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB IIR滤波器 FIR滤波器

基于FPGA的音频处理系统设计(毕业设计开题报告)

基于FPGA的音频处理系统设计 1 课题来源： 随着数字记录技术和大规模集成电路技术的迅速发展,消费类电子产品正以日新月异的新姿展现在当代人的面前,音响类娱乐产品的多样化、小型化与数字化及品种的琳琅满目丰富了音响产品市场,满足了多层次消费者的不同需要。在这些科技产品的快速发展过程中，数字音频技术在其中扮演着重要的角色。 现在音频处理技术的任务越来越复杂,对信号处理的效果要求不断提高,音频处理技术的算法也越来越复杂，要求在几十ms甚至几ms的时间内完成音频信号大量的数据采集、处理、存储、传输,这就对音频处理系统处理器的运算速度提出了更高的要求。 2 研究的目的和意义： 随着消费电子的快速发展，数字音频技术的应用显得越来越重要，对数字音频技术的研究符合市场与科技需求。数字音频处理技术涉及生活的方方面面,包括滤波器技术、数字信号处理、人工智能、模式识别、编码学、等多个学科的知识,是信息化技术类学科当中发展极为迅速的一个方向之一。音频信号处理技术包含的内容非常多,主要有信号存储、语音合成、语音识别、音频压缩、语音理解、音频编码、语音识别、语音增强等多个分支,总而言之,音频信号处理技术包括音频信号的数字化处理、数字化实现、数字化变换、数字化存储、数字化传播、及音频的变换、语音的处理、语音的识别等自然科学多个领域的综合运用。 传统的数字滤波器采用乘法和累加结构,需要进行多次的乘法和加法运算。由于乘法器庞大的结构,占用了系统芯片上的大部分面积,消耗了大部分功率,使得音频处理系统在体积和处理速度上存在着不足,所以传统的数字滤波器不能很好的满足家用和便携式音频处理器对体积小、功耗小信号处理速度高的要求。而近些年来使用范围越来越广泛，技术越来越成熟的FPGA器件对于解决对于解决音频信号的高标准、高要求有着其独特的优势。基于FPGA器件的音频信号处理的实现方案,在于对声音信号的收集、处理及应用,工作的重点是在噪声环境中如何

matlab音频信号处理技术

实验一Matlab的音频信号处理技术 一．目的要求 掌握Matlab处理.wav的基本原理和方法。 二．实验内容 【实验题1】音量标准化 （说明：如果有几段音频的电平有大有小，这样的音频保存后，播放时就有的声音大、有的声音小，音量标准化就是把电平大小不同的音频文件，量化到一个既不失真、又有一定标准（100%）的、统一的音量电平，这样就不会出现声音有大有小的情况了。）现以微软自带的“Alarm09.wav”音频信号为例: 1.将Alarm09.wav复制到Matlab当前目录中（或者改变当前目录）； 2.再通过音量标准化处理后保存为Alarm09new.wav文件。 实现程序如下： clear; close all; clc [Y, FS, NBITS]=wavread('Alarm09.wav');%将WAV文件转换成变量 FS,NBITS %显示采样频率和量化比特数 Ym=max(max(max(Y)),max(abs(min(Y))));%找出双声道极值 X=Y/Ym;%归一化处理 wavwrite(X,FS,NBITS, 'Alarm09new.wav');%将变量转换成WAV文件 【思考题】 1. 试听标准化处理后的声音，其有何变化？ 标准化处理后音量变得稍大。 2. 简单描述“%找出双声道极值”中每一个max和min的意义。 找出wav文件转换为变量后的有最大绝对值的数值，用以归一化处理。

【实验题2】声道分离合并与组合 （说明：立体声或双声道音频信号有左右两个声道利用Matlab实现双声道分离两路声道合并和两个单声道组合成一个双声道等效果这些操作实际利用了Matlab的矩阵抽取、相加和重组运算） 现以“荷塘月色.wav”音频信号为例： clear; close all; clc [X, FS, NBITS]=wavread('荷塘月色.wav'); %将WAV文件转换成变量 X1=X(:,1);%抽取第1声道 X2=X(:,2);%抽取第2声道 wavwrite(X1,FS,NBITS, '荷塘月色1.wav'); wavwrite(X2,FS,NBITS, '荷塘月色2.wav'); X12=X1+X2;%两路单声道合并 X12m=max(max(max(X12)),max(abs(min(X12))));%找出极值 Y12=X12/X12m;%归一化 wavwrite(Y12,FS,NBITS, '荷塘月色12.wav'); X3=[X1,X2];%两路单声道变量组合 wavwrite(X3,FS,NBITS, '荷塘月色3.wav'); 【思考题】 1.比较各种处理后的文件大小。 荷塘月色1和2以及归一化后的12文件较小，只有原来的一半，荷塘月色3和原来一样大。 2.试听处理后的文件，简述有何不同？ 效果不明显。本以为可以听到男声和女声的单独声道，但是没有听出区别。

语音信号变声处理系统

数字信号处理课程设计报告 课设题目：语音信号变声处理系统学院：信息与电气工程学院专业：电子信息工程 班级：1102502 姓名：王珂 学号：110250217 指导教师：周志权、赵占锋 哈尔滨工业大学（威海） 2015年1月5日

1.设计任务 电视台经常针对某些事件的知情者进行采访，为了保护知情者，经常改 变说话人的声音，请利用所学的知识，将其实现。 （1）自己录制一段正常的声音文件，或者通过菜单选择的方式选择一段正常声音文件；（2）能够播放该文件； （3）对语音信号进行处理，要求处理后的语音信号基本不影响正常收听与理解； （4）对处理参数能够通过matlab 界面进行调节，以对比不同处理效果；（5）能够对处理后的声音文件与原始声音文件的频谱进行观察、分析。 （6）编制GUI 用户界面。 2.课程设计原理及设计方案 语音科学家将人类发声过程视作一个由声门源输送的气流经以声道、口、鼻腔组成的滤波器调制而成的。人类语音可分为有声语音和无声语音，前者是由声带振动激励的脉冲信号经声腔调制变成不同的音，它是人类语言中元音的基础，声带振动的频率称为基频。无声语音则是声带保持开启状态，禁止振动引发的。一般来说，由声门振动决定的基频跟说话人的性别特征有关，如下表，而无声语音则没有体现这个特征。说话人的个性化音色和语音的另外一个声学参数——共振峰频率的分布有关。儿童由于声道短，其共振峰频率高于成年人，成年女性的声道一般短于成年男性，所以女性的共振峰频率一般高于男性。在进行性别变声时，主要考虑基频和共振峰频率的变化。当基频伸展，共振峰频率也同时伸展时，可由男声变成女声，女声变成童声；反之，基频收缩，共振峰频率也同时收缩时，则由童声变女声，女声变男声。为了获得自然度、真实感较好的变声效果，基频和共振峰频率通常必须各自独立地伸缩变化 图1基频和共振峰频率分布的变化 共振峰频率的改变是基于重采样实现的，从重采样原理知道，这也同时引发了基频的变化，为保证基频变化和共振峰频率变化的独立、互不相关，

语音信号处理综述

语音信号处理综述 摘要：随着信息技术的发展，语音信号处理技术不断地融入到各个领域。作为21世纪信息技术领域最重要的科学技术之一，它成为了人机接口的关键技术，并且越来越受到人们的重视。本文介绍了国内外语音技术的相关发展及该技术在通讯，家具，导航等领域的应用。并对他们的语音技术的优缺点进行了总结。 关键词：语音技术通讯 Review of Speech Signal Processing Abstract: With the development of information technology, the Automatic Speech Recognition (ASR) constantly into the fields. The ASR which is one the most important technology in information fields and it is the key technology of the man-machine interface, and which is more and more appreciated by people. The text introduces the development and application in communication, household and navigation of the ASR. I summer the advantages and disadvantages of their ASR. Key words: ASR communication 一、研究语音信号处理技术的背景及其意义 随着人们进入信息时代，人们的生活、学习、工作领域也越来越智能化。作为人和这些领域沟通的关键接口，语音信号处理技术自然引起里人们的足够重视。该技术就是让机器通过识别和理解把语音信号转变为相应的文本或命令的高级技术。通过该技术人们可以不通过键盘的输入过程而直接通过语音进行操作，并且语音技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。如今，语音技术相关产品已经成为了我们生活的一部分，它的作用越来越被重视，人们对当前语音技术的提高也是越来越期待。 二、语音处理系统的分类 （1）按发音方式分为孤立词、连接词和连续语音的语音识别系统。语音识别系统可能要求说话者以单字、单词、或是短语为发音单位，其间就必须要略微停顿，否则识别就会有问题。以前的语音识别系统，几乎都是以单字或单词为