基于MATLAB的语音信号处理课程设计

课程设计报告课程设计题目：基于matlab的语音信号处理

学号：201420130228

学生姓名: 刘进辉

专业:通信工程

班级：1421301

指导教师：吴有用老师

2016年12 月28 日

目录

一．摘要 (1)

二．设计内容 (1)

三．设计步骤 (2)

四．实验结果 (4)

五．实验结果分析 (5)

六. 实验心得 (6)

七. 参考文献 (7)

八.实验代码 (7)

一.摘要

MATLAB软件在通信领域中占据着至关重要的作用，通信原理这本书与其更是息息相关，基于MATLAB的语音信号处理，无疑是对通信原理和MATLAB结合使用的能力的综合训练，也是对所学通信知识的有力检验。在本次设计中，采用了windows下的录音机进行录音，并且通过goldwire软件进行了语音文件格式转换，便于文件在MATLAB中顺利运行，然后利用matlab软件对语音信号按照设计要求进行相应的频谱分析及滤波，最后通过回放比较语音信号的差异。

二．设计内容

录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；根据给定的低通滤波器，对采集的信号进行滤波，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。

三．设计步骤

（1）语音信号的采集

利用Windows 下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s 内。然后在Matlab 软件平台下，利用函数wavread 对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过wavread 函数的使用，使学生理解采样频率、采样位数等概念。

（2）语音信号的频谱分析

画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，加深学生对频谱特性的理解。

（3）给定某IIR 数字低通滤波器如下：

110.330.33()10.33z H z z --+=-

即滤波器的分子系数b=[0.33，0.33]，分母系数a=[1,-0.33]。

（4）用滤波器对信号进行滤波

用给定的低通滤波器对采集的信号进行滤波，在Matlab 中， IIR 滤波器利用函数filter 对信号进行滤波。

（5）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的波形及频谱。

（6）回放语音信号

在Matlab 中，函数sound 可以对声音进行回放。其调用格式：sound(x ，fs ，bits)；感觉滤波前后的声音变化。

四．实验结果

1.语音信号的时域波形

2.语音信号的频谱特性

．

三．滤波器的衰减函数波形

四．语音信号滤波前后的对比图形

五．实验结果分析

根据滤波器的衰减函数波形可知，首尾均为一条直线，是由于此

滤波器由于系统函数的分子分母系数的原因，使得此低通滤波器的滤波作用不强，几乎无滤波，而刚好与语音信号滤波前后的波形基本没有发生变化的现象前后呼应，做出了合理的解释，在这里也恰恰说明了此滤波器有改进的空间。

六．实验心得

通过本次课程设计，不仅加深了自己对数字信号处理滤波器设

计章节理解，而且对matlab的运用有了新的进步，更增加对通信原理课程的认识，虽然课程设计时间较长，过程也比较吃力，因为这是多门学科的综合运用。不过幸好，从设计过程来看，复习了一遍数字信号处理课程关于数字滤波器的设计的内容，再利用提供的参考文献，加之老师的耐心指导，完成了用Matlab进行语音信号处理课程设计。终归是有所收获。这里涉及matlab 的编程，由于自己有一定的matlab软件使用基础，故而使用起来并不是那么费力，但由于滤波器的设计并非完美，所以还可以进一步进行优化设计。相信随着科技的发展，MATLAB在通信领域中必将发挥更大的作用。最后，真诚感谢吴老师的耐心指导，以及设计课程中长时间的寸步不离，非常有责任心。

七．应收集的资料及主要参考文献

1，数字滤波器设计方法；

2，《数字信号处理及MATLAB实现》余成波杨如民等编著清华大学出版社出版

3，《数字信号处理教程》程佩青清华大学出版社出版 4，《通信原理》第六版樊昌信曹丽娜编著国防工业出版社

八，实验代码

clear,clc

[y,fs,bits]=wavread('matlab.mass.wav');

sound(y,fs,bits);

figure(1);

plot(y);title('语音信号的时域波形');

Y=fft(y,4096);

figure(2);

plot(abs(Y));title('语音信号的频谱特性');

b=[0.33,0.33];

a=[1,-0.33];

figure(3);

fk=0:14000/512:14000;wk=2*pi*fk;

hk=freqs(b,a,wk);

plot(fk/1000,20*log10(abs(hk)));xlabel('频率（khz）');

ylabel('幅度DB');

axis([0,14,-40,5]);grid on;

title('滤波器的衰减函数波形');

x=filter(b,a,y);

X=fft(x,4096);

figure(4);

subplot(2,2,1);plot(y);title('滤波前信号波形');

subplot(2,2,2);plot(abs(Y));title('滤波前信号频谱');

Subplot(2, 2 ,3);plot(x);title('滤波后信号波形');

Subplot(2, 2 ,4);plot(abs(X));title('滤波后信号频谱');

sound(x,fs,bits);