语音信号处理与及其MATLAB实现分析
如何在MATLAB中进行语音信号处理
如何在MATLAB中进行语音信号处理一、引言语音信号处理是一门充满挑战的学科，它涉及到声音的产生、捕捉、转换和处理等一系列过程。
在现代科技的支持下，MATLAB作为一种强大的工具，被广泛应用于语音信号处理领域。
本文将介绍如何使用MATLAB进行语音信号处理，包括信号预处理、语音分析和语音合成等方面。
二、信号预处理在进行语音信号处理之前，我们通常需要对信号进行预处理。
信号预处理的目标是将原始信号进行降噪、滤波和归一化等处理，以便后续的分析和处理。
在MATLAB中，我们可以使用一系列函数来实现信号预处理的过程。
首先，我们可以使用MATLAB提供的降噪算法对信号进行降噪处理。
常用的降噪算法有加性白噪声降噪算法、小波降噪算法等。
通过对原始信号进行降噪处理，可以有效提取出语音信号的有效信息。
其次，我们可以使用滤波技术对信号进行滤波处理。
滤波的目的是去除信号中的不必要成分，保留感兴趣的频率成分。
在MATLAB中，我们可以使用卷积和滤波函数来实现滤波过程。
最后，我们还可以对信号进行归一化处理。
归一化可以使信号的幅值范围在一个确定的范围内，方便后续的处理和比较。
在MATLAB中，我们可以使用归一化函数对信号进行归一化处理。
三、语音分析语音信号的分析是语音信号处理的关键步骤，它可以帮助我们了解信号的基本特征和结构。
在MATLAB中，我们可以使用一系列函数来实现语音信号的分析。
首先，我们可以使用MATLAB提供的时域分析函数对语音信号进行时域分析。
时域分析可以帮助我们了解信号的振幅、频率和相位等特征。
通过时域分析，我们可以得到语音信号的波形图、能谱图和自相关函数等。
其次，我们还可以使用频域分析函数对语音信号进行频域分析。
频域分析可以帮助我们了解信号的频率成分和频率分布等特征。
通过频域分析，我们可以得到语音信号的频谱图、功率谱密度图和谱线图等。
最后，我们还可以使用梅尔频率倒谱系数( MFCC)来提取语音信号的特征。
MFCC是一种广泛应用于语音识别领域的特征提取方法。
ica在语音信号处理中的应用及matlab实现
ica在语音信号处理中的应用及matlab实现一、介绍1.1 ICA概念及原理1.2 语音信号处理中的应用1.3 MATLAB实现原理1.4 个人观点和理解二、ICA在语音信号处理中的应用2.1 ICA在语音信号分离中的作用2.2 ICA在语音信号增强中的应用2.3 ICA在语音识别中的应用2.4 ICA在语音压缩中的应用三、MATLAB实现原理3.1 MATLAB中的ICA工具箱3.2 MATLAB实现语音信号分离3.3 MATLAB实现语音信号增强3.4 MATLAB实现语音识别3.5 MATLAB实现语音压缩四、个人观点和理解4.1 ICA对语音信号处理的重要性4.2 MATLAB在语音信号处理中的优势4.3 对未来的展望和思考结尾总结我根据人工智能领域的一些发展动态和研究成果，学习了ICA在语音信号处理中的应用及MATLAB的实现原理。
以下是我对这个主题的深入理解。
一、介绍1.1 ICA(Independent Component Analysis)是一种基于概率模型的信号处理方法，利用统计特性对多个混合信号进行解耦，从而将混合信号分解为相互独立的原始信号。
它的应用领域非常广泛，其中就包括语音信号处理。
1.2 在语音信号处理中，ICA能够有效地进行语音信号的分离、增强、识别和压缩，为语音处理领域带来了很多的创新和进步。
1.3 MATLAB是一个强大的科学计算软件，具有丰富的工具箱和函数，可以方便地实现ICA算法及其在语音信号处理中的应用。
二、ICA在语音信号处理中的应用2.1 在语音信号分离中，ICA可以准确地将混合语音分解为不同的独立成分，从而实现多人语音信号的分离和识别。
2.2 在语音信号增强中，ICA可以去除语音信号中的噪音成分，从而提高语音信号的质量和清晰度。
2.3 在语音识别中，ICA可以识别语音信号中的特征成分，并与语音模型进行匹配，以实现准确的语音识别。
2.4 在语音压缩中，ICA可以提取语音信号中的重要信息，对语音信号进行压缩，从而节省存储空间和传输带宽。
语音信号处理matlab实现
短时能量分析matlab源程序：x=wavread('4.wav');%计算N=50，帧移=50时的语音能量s=fra(50,50,x);%对输入的语音信号进行分帧，其中帧长50，帧移50s2=s.^2;%一帧内各种点的能量energy=sum(s2,2);%求一帧能量subplot(2,2,1);plot(energy)xlabel('帧数');ylabel('短时能量E');legend('N=50');axis([0,500,0,30])%计算N=100，帧移=100时的语音能量s=fra(100,100,x);s2=s.^2;energy=sum(s2,2);subplot(2,2,2);plot(energy)xlabel('帧数');ylabel('短时能量E');legend('N=100');axis([0,300,0,30])%计算N=400，帧移=400时的语音能量s=fra(400,400,x);s2=s.^2;energy=sum(s2,2);subplot(2,2,3);plot(energy)xlabel('帧数');ylabel('短时能量E');legend('N=400');axis([0,60,0,100])%计算N=800，帧移=800时的语音能量s=fra(800,800,x);s2=s.^2;energy=sum(s2,2);subplot(2,2,4);plot(energy)xlabel('帧数');ylabel('短时能量E');legend('N=800');axis([0,30,0,200])分帧子函数：function f=fra(len,inc,x)%对读入语音分帧，len为帧长，inc为帧重叠样点数，x为输入语音数据fh=fix(((size(x,1)-len)/inc)+1);%计算帧数f=zeros(fh,len);%设一个零矩阵，行为帧数，列为帧长i=1;n=1;while i<=fh %帧间循环j=1;while j<=len %帧内循环f(i,j)=x(n);j=j+1;n=n+1;endn=n-len+inc;%下一帧开始位置i=i+1;end运行结果：短时自相关分析matlab源程序：x=wavread('4.wav');s1=x(1:5000);N=320;%选择的窗长，加N=320的矩形窗A=[];for k=1:320sum=0;for m=1:N-(k-1)sum=sum+s1(m)*s1(m+k-1);%计算自相关 endA(k)=sum;endfor k=1:320A1(k)=A(k)/A(1);%归一化A（k）endN=160;B=[];for k=1:160sum=0;for m=1:N-(k-1)sum=sum+s1(m)*s1(m+k-1);%计算自相关 endB(k)=sum;endfor k=1:160B1(k)=B(k)/B(1);endN=70;C=[];for k=1:70sum=0;for m=1:N-(k-1)sum=sum+s1(m)*s1(m+k-1);endC(k)=sum;endfor k=1:70C1(k)=C(k)/C(1);endfigure(1)subplot(3,1,1)plot(A1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,350,-1,1]);legend('N=320') subplot(3,1,2)plot(B1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,350,-1,1]);legend('N=160')subplot(3,1,3)plot(C1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,350,-1,1]);legend('N=70')修正的自相关matlab源程序：b=wavread('4.wav');b1=b(1:5000);N=320;%选择的窗长，加N=320的矩形窗A=[];for k=1:320sum=0;for m=1:Nsum=sum+b1(m)*b1(m+k-1);%计算自相关 endA(k)=sum;endfor k=1:320A1(k)=A(k)/A(1);%归一化A（k）endfigure(1)subplot(3,1,1)plot(A1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,400,-0.5,1]);legend('N=320')b2=b(1:5000);N=160;%选择的窗长，加N=160的矩形窗B=[];for k=1:160sum=0;for m=1:Nsum=sum+b2(m)*b2(m+k-1);%计算自相关 endB(k)=sum;endfor k=1:160B1(k)=B(k)/B(1);%归一化A（k）endfigure(1)subplot(3,1,2)plot(B1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,400,-0.5,1]);legend('N=160')b3=b(1:2500);N=70;%选择的窗长，加N=70的矩形窗C=[];for k=1:70sum=0; for m=1:Nsum=sum+b3(m)*b3(m+k-1);%计算自相关 endC(k)=sum;endfor k=1:70C1(k)=C(k)/C(1);%归一化A（k）endfigure(1)subplot(3,1,3)plot(C1)xlabel('延时k')ylabel('R(k)')axis([0,400,-0.5,1]);legend('N=70')短时自相关运行结果：修正自相关运行结果：自相关法matlab源程序：%本程序运行结果为中心削波前后的语音波形，以及削波前后的自相关波形%读入数据采样fs=8khz 采样位数16bita=wavread('4.wav'); %打开语音文件%读语音文件L=length(a)%测定语音的长度m=max(a)for i=1:La(i)=a(i)/m;%数据归一化endm=max(a)%找到最大正值n=min(a)%找到最小负值ht=(m+n)/2;%为保证幅度值与横坐标对称for i=1:L%数据中心下移，保持和横坐标轴对称a(i)=a(i)-ht;endfigure(1)subplot(2,1,1)plot(a)axis([0,10000,-1,1]);title('中心削波前语音波形')xlabel('样点数')ylabel('幅度')coeff=0.7;%中心削波函数系数取0.7th0=max(a)*coeff;%求中心削波函数门限for k=1:L%中心削波if a(k)>=th0a(k)=a(k)-th0;elseif a(k)<=(-th0)a(k)=a(k)+th0;else a(k)=0;endendm=max(a);for i=1:L%中心削波函数幅度的归一化a(i)=a(i)/m;endsubplot(212)plot(a)axis([0,10000,-2,2]);title('中心削波后语音波形')xlabel('样点数')ylabel('幅度')%没有经过中心削波的修正自相关计算b=wavread('4.wav');N=320;%选择的窗长，加N=320的矩形窗A=[];for k=1:320%选择延迟长度sum=0;for m=1:Nsum=sum+b(m+7500)*b(m+7500+k-1);%计算自相关endA(k)=sum;endfor k=1:320B(k)=A(k)/A(1);%归一化A（k）endfigure(2)subplot(2,1,1)plot(B)axis([0,400,-1,1]);title('中心削波前修正自相关')xlabel('延时k')ylabel('幅度')%中心削波函数和修正的自相关方法结合N=320;%选择的窗长，加N=320的矩形窗A=[];for k=1:320sum=0;for m=1:Nsum=sum+a(m+7500)*a(m+7500+k-1);%对削波后的函数计算自相关endA(k)=sum;endfor k=1:320C(k)=A(k)/A(1)%归一化A（k）endfigure(2)subplot(2,1,2)plot(C)axis([0,400,-1,1]);title('中心削波后修正自相关')xlabel('延时k')ylabel('幅度')运行结果：AMDF法matlab源程序：b=wavread('4.wav');b1=b(3500:6000);N=320;%选择的窗长，加N=320的矩形窗A=[];for k=1:320sum=0;for m=1:Nsum=sum+abs(b1(m)-b1(m+k-1));%计算自相关endA(k)=sum;end s=b(3500:10000); figure(1)subplot(211)plot(s)xlabel('样点') ylabel('幅度')axis([0,2500,-1,1]); subplot(212)plot(A)xlabel('延时k') ylabel('AMDF')axis([0,400,0,200]);运行结果：DFT谱估计matlab源程序：x=wavread('4.wav');f=fra(256,50,x);for i=1:size(f,1)y=f(i,:);ends=y'.*hamming(256);k=0:255;kk=k/256;sk=fft(s,256);ssk=log(abs(sk));subplot(211)plot(s);title('语音信号');subplot(212)plot(kk,ssk);title('DFT谱');运行结果：LPC谱估计matlab源程序：x=wavread('4.wav');f=fra(256,50,x);for i=1:size(f,1)y=f(i,:);ends=y'.*hamming(256);[a,g]=lpc(s,12);[h,f]=freqz(g,a,100,8000); plot(f,20*log10(abs(h))); 运行结果：倒谱法估计matlab源程序：y=wavread('4.wav');f=fra(256,50,y);for i=1:size(f,1)x=f(i,:);ends=x'.*hamming(256);sk=fft(s,256);ssk=log(abs(sk));cn=ifft(ssk,256); %求出语音信号倒谱c(n)l(1)=1;for i=2:63l(i)=2;end % 产生低时窗l( )for i=64:256l(i)=0;endy=cn'.*l %从f(n)中截取出h(n)yk=fft(y,256);%求h(n)的DFT变换k=0:255;kk=k/256;plot(kk,yk)运行结果：LPC复倒谱估计matlab源程序:y=wavread('4.wav');f=fra(256,50,y);for i=1:size(f,1)x=f(i,:);ends=x'.*hamming(256);lpcc=lpc2lpcc(s);%调用子函数lpc21pcc计算LPCC系数lpcc2=fliplr(lpcc);cn=(lpcc+lpcc2)/2;%求出倒谱系数lk=fft(cn,256);llk=log(abs(lk));%求其频谱k=0:255;kk=k/256;plot(kk,llk)lpc2lpcc子函数源程序：function lpcc=lpc2lpcc(lpc)n_lpc=30;n_lpcc=40;lpcc=zeros(n_lpcc,1);lpcc(1)=lpc(1);for n= 2:n_lpclpcc(n)=lpc(n);for l= 1:n-1lpcc(n)=lpcc(n)+lpc(1)*lpcc(n-1)*(n-1)/ n;endendfor n= n_lpc+ 1:n_lpcclpcc(n)=0;for l=1:n_lpc lpcc(n)=lpcc(n)+lpc(l)*lpcc(n-1)*(n-1)/ n;endendlpcc= -lpcc;运行结果：。
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现一、引言语音信号处理与识别是人工智能领域中的重要研究方向之一，随着深度学习和人工智能技术的不断发展，基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现变得越来越受到关注。
本文将介绍如何利用MATLAB进行语音信号处理与识别系统的设计与实现。
二、MATLAB在语音信号处理中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具箱和函数库，可以方便地进行语音信号处理。
在语音信号处理中，MATLAB可以用于语音信号的采集、预处理、特征提取、模型训练等各个环节。
通过MATLAB提供的工具，可以高效地对语音信号进行分析和处理。
三、语音信号处理流程1. 语音信号采集在语音信号处理系统中，首先需要对语音信号进行采集。
通过MATLAB可以实现对声音的录制和采集，获取原始的语音信号数据。
2. 语音信号预处理采集到的语音信号数据通常包含噪声和杂音，需要进行预处理以提高后续处理的准确性。
预处理包括去噪、降噪、滤波等操作，可以有效地净化语音信号数据。
3. 特征提取在语音信号处理中，特征提取是一个关键步骤。
通过MATLAB可以提取出语音信号的频谱特征、时域特征等信息，为后续的模式识别和分类打下基础。
4. 模型训练与识别利用MATLAB可以构建各种机器学习模型和深度学习模型，对提取出的特征进行训练和识别。
通过模型训练，可以实现对不同语音信号的自动识别和分类。
四、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计1. 系统架构设计基于MATLAB的语音信号处理与识别系统通常包括数据采集模块、预处理模块、特征提取模块、模型训练模块和识别模块。
这些模块相互配合，构成一个完整的系统架构。
2. 界面设计为了方便用户使用，可以在MATLAB中设计用户友好的界面，包括数据输入界面、参数设置界面、结果展示界面等。
良好的界面设计可以提升系统的易用性和用户体验。
五、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统实现1. 数据准备首先需要准备好用于训练和测试的语音数据集，包括正样本和负样本。
语音信号处理及matlab仿真实验总结
语音信号处理及matlab仿真实验总结
语音信号处理是利用数字信号处理技术对语音信号进行分析、处
理和改进的过程。
语音信号是不规则的波形，其包含了很多信息，如
语音的音高、音调、音色、语速、语气等，因此语音信号处理是一项
非常重要的技术。
语音信号处理的一般流程包括语音信号采集、预处理、特征提取、模型建立和应用，其中预处理包括信号增强、降噪、去混响等，特征
提取包括时域特征、频域特征和时频域特征，模型建立包括声学模型
和语言模型等。
为了更加深入地掌握语音信号处理技术，我们进行了一些matlab
仿真实验。
我们首先学习了语音信号的采样和量化过程，并使用
matlab软件对语音信号进行了仿真采样和量化，了解了采样率和分辨
率等概念，还了解了量化噪声的影响。
其次，我们学习了语音信号的基本特征提取技术，并用matlab仿
真实现了时域特征、频域特征和时频域特征的提取，如时域的短时能
量和短时过零率、频域的傅里叶变换和倒谱系数、时频域的小波变换等。
最后，我们学习了基于模型的语音信号处理技术，如基于隐马尔
可夫模型、高斯混合模型、人工神经网络等模型的语音识别、语音合
成等应用，并用matlab进行了相关的仿真实验。
总之，语音信号处理是一项非常重要的技术，它可以在语音识别、语音合成、语音压缩、语音增强等领域得到广泛应用。
通过学习语音
信号处理及matlab仿真实验，我们了解到了它的基本理论和应用方法，并得到了一些实践经验，这对我们今后的学习和工作将具有很大的指
导意义。
如何使用MATLAB进行语音信号处理与识别
如何使用MATLAB进行语音信号处理与识别引言：语音信号处理与识别是一项应用广泛的领域，它在语音通信、语音识别、音频压缩等方面发挥着重要作用。
在本文中，我们将介绍如何使用MATLAB进行语音信号处理与识别。
首先，我们将讨论语音信号的特征提取，然后介绍常用的语音信号处理方法，最后简要概述语音信号的识别技术。
一、语音信号的特征提取语音信号的特征提取是语音信号处理与识别的重要一环。
在MATLAB中，我们可以通过计算音频信号的频谱特征、时域特征以及声学特征等方式来进行特征提取。
其中，最常见的特征提取方法是基于傅里叶变换的频谱分析方法，比如短时傅里叶变换（STFT）和梅尔频谱倒谱系数（MFCC）。
1. 频谱特征：频谱特征主要包括功率谱密度（PSD）、频谱包络、谱熵等。
在MATLAB中，我们可以使用fft函数来计算信号的频谱，使用pwelch函数来计算功率谱密度，使用spectrogram函数来绘制语谱图等。
2. 时域特征：时域特征主要包括幅度特征、能量特征、过零率等。
在MATLAB中，我们可以使用abs函数来计算信号的幅度谱，使用energy函数来计算信号的能量，使用zcr函数来计算信号的过零率等。
3. 声学特征：声学特征主要包括基频、共振频率等。
在MATLAB中，我们可以通过自相关函数和Cepstral分析等方法来计算声学特征。
二、语音信号处理方法语音信号处理方法主要包括降噪、去除回声、语音增强等。
在MATLAB中，我们可以通过滤波器设计、自适应噪声抑制和频谱减法等方法来实现这些功能。
1. 降噪：降噪通常包括噪声估计和降噪滤波两个步骤。
在MATLAB中，我们可以使用统计模型来估计噪声，然后使用Wiener滤波器或者小波阈值法来降噪。
2. 去除回声：回声是语音通信中的常见问题，我们可以使用自适应滤波器来抑制回声。
在MATLAB中，我们可以使用LMS算法或者NLMS算法来实现自适应滤波。
3. 语音增强：语音增强通常包括增加语音信号的声音清晰度和提高语音的信噪比。
使用Matlab进行语音信号处理的方法与案例
使用Matlab进行语音信号处理的方法与案例引言语音信号处理是研究如何对语音信号进行分析、提取、合成以及识别的学科。
在现代通信领域，语音信号处理起着至关重要的作用。
而Matlab作为一种强大的技术计算工具，为语音信号处理提供了丰富的功能和工具。
一、语音信号的基本特性语音信号是一种随时间变化的连续信号，具有频率特性强烈的变化，其中包含着丰富的信息。
理解语音信号的基本特性对于后续的处理至关重要。
1.1 时域特性语音信号在时域上的波形显示了声音随时间变化的过程。
在Matlab中，我们可以通过绘制波形图来直观地了解语音信号的时域特性。
例如，可以使用plot函数将语音信号的波形绘制出来并进行可视化分析。
1.2 频域特性语音信号在频域上的特性决定了其音调和音色。
在Matlab中，可以通过傅里叶变换将语音信号从时域转换为频域。
使用fft函数可以将语音信号转换为频谱图，从而更好地理解语音信号的频域特性。
二、语音信号的预处理方法为了提高语音信号相关处理的效果，需要对原始信号进行预处理。
预处理的目的是去除噪音、增强语音特征，并进行必要的特征提取。
2.1 降噪噪音是语音信号处理中常见的干扰之一。
去除噪音可以有效提高语音信号的质量和可靠性。
在Matlab中，可以使用降噪算法如均值滤波、中值滤波以及小波降噪等方法进行噪音去除。
2.2 特征提取语音信号的特征提取是为了抽取语音信号的关键特征，以便进行后续的识别、合成等操作。
常见的语音特征包括短时能量、过零率、频率特征等。
在Matlab中，可以使用MFCC（Mel频率倒谱系数）方法进行语音特征提取。
三、语音信号的分析与合成方法语音信号的分析与合成是对语音信号进行更高级的处理，以实现语音识别、语音合成等功能。
Matlab提供了丰富的算法和工具，可以方便地进行语音信号的分析与合成。
3.1 语音识别语音识别是将输入的语音信号转化为文本或命令的过程。
Matlab中常用的语音识别方法包括HMM（隐马尔可夫模型）和神经网络等。
语音信号处理与分析及其MATLAB实现
目录
摘要 (2)
第一章绪论 (3)
1.1 语音课设的意义 (3)
1.2 语音课设的目的与要求 (3)
1.3 语音课设的基本步骤 (3)
第二章设计方案论证 (5)
2.1 设计理论依据 (5)
2.1.1 采样定理 (5)
2.1.2 采样频率 (5)
2.1.3 采样位数与采样频率 (5)
2.2 语音信号的分析及处理方法 (6)
2.2.1 语音的录入与打开 (6)
2.2.2 时域信号的FFT分析 (6)
2.2.3 数字滤波器设计原理 (7)
2.2.4 数字滤波器的设计步骤 (7)
2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (7)
第三章图形用户界面设计 (9)
3.1 图形用户界面概念 (9)
3.2 图形用户界面设计 (9)
3.3 图形用户界面模块调试 (10)
3.3.1 语音信号的读入与打开 (10)
3.3.2 语音信号的定点分析 (10)
3.3.3 N阶高通滤波器 (12)
3.3.4 N阶低通滤波器 (13)
3.3.5 2N阶带通滤波器 (14)
3.3.6 2N阶带阻滤波器 (15)
3.4 图形用户界面制作 (16)
第四章总结 (19)
附录 (20)
参考文献 (25)。
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目录摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1 语音课设的意义 (3)1.2 语音课设的目的与要求 (3)1.3 语音课设的基本步骤 (3)第二章设计方案论证 (5)2.1 设计理论依据 (5)2.1.1 采样定理 (5)2.1.2 采样频率 (5)2.1.3 采样位数与采样频率 (5)2.2 语音信号的分析及处理方法 (6)2.2.1 语音的录入与打开 (6)2.2.2 时域信号的FFT分析 (6)2.2.3 数字滤波器设计原理 (7)2.2.4 数字滤波器的设计步骤 (7)2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (7)第三章图形用户界面设计 (8)3.1 图形用户界面概念 (8)3.2 图形用户界面设计 (8)3.3 图形用户界面模块调试 (9)3.3.1 语音信号的读入与打开 (9)3.3.2 语音信号的定点分析 (9)3.3.3 N阶高通滤波器 (11)3.3.4 N阶低通滤波器 (12)3.3.5 2N阶带通滤波器 (13)3.3.6 2N阶带阻滤波器 (14)3.4 图形用户界面制作 (15)第四章总结 (18)附录 (19)参考文献 (24)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（Matrix Laboratory）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。
第一章绪论1.1 语音课设的意义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 语音课设的目的与要求本次课程设计的目的是利用MATLAB对语音信号进行数字信号处理和分析，要求学生采集语音信号后，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。
1.3 语音课设的基本步骤1．理论依据根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需理论（采样频率、采样位数的概念，采样定理；时域信号的FFT分析；数字滤波器设计原理和方法，各种不同类型滤波器的性能比较），阐明设计原理。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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频谱，对所得结果和滤波器性能进行频谱分析，阐明原因，得出结论。
6．设计图形用户界面设计处理系统的用户界面,在所设计的系统界面上可以选择滤波器的参数,显示滤波器的频率响应,选择信号等。
第二章设计方案论证2.1 设计理论依据2.1.1 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；采样定理又称奈奎斯特定理。
1924年奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信道的最高大码元传输速率的公式:理想低通信道的最高大码元传输速率=2W*log2 N (其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度)2.1.2 采样频率采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。
采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。
采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。
这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。
2.1.3 采样位数与采样频率采样位数即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。
采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标，也是选择音频接口的两个重要标准。
无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。
每增加一个采样位数相当于力度范围增加了6dB。
采样位数越多则捕捉到的信号越精确。
对于采样率来说你可以想象它类似于一个照相机，44.1kHz意味着音频流进入计算机时计算机每秒会对其拍照达441000次。
显然采样率越高，计算机摄取的图片越多，对于原始音频的还原也越加精确。
2.2 语音信号的分析及处理方法2.2.1 语音的录入与打开在MATLAB中，[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。
[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值（若只有一个N的点则表示读取前N点的采样值）。
sound(x,fs,bits); 用于对声音的回放。
向量y则就代表了一个信号（也即一个复杂的“函数表达式”）也就是说可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。
2.2.2 时域信号的FFT分析FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。
函数FFT用于序列快速傅立叶变换，其调用格式为y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以为一向量或矩阵，若x为一向量，y是x的FFT且和x相同长度；若x为一矩阵，则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。
如果x长度是2的幂次方，函数fft执行高速基－2FFT算法，否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换算法，计算速度较慢。
函数FFT的另一种调用格式为y=fft(x,N)，式中，x，y意义同前，N为正整数。
函数执行N点的FFT，若x为向量且长度小于N，则函数将x补零至长度N；若向量x的长度大于N，则函数截短x使之长度为N；若x 为矩阵，按相同方法对x进行处理。
2.2.3 数字滤波器设计原理数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。
在信号的过滤、检测和参数的估计等方面，经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。
数字滤波器的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形(或频谱)进行加工处理，或者说利用数字方法按预定的要求对信号进行变换。
2.2.4 数字滤波器的设计步骤不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤：(1) 按照实际任务的要求，确定滤波器的性能指标。
(2) 用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。
根据不同的要求可以用IIR系统函数，也可以用FIR系统函数去逼近。
(3) 利用有限精度算法实现系统函数，包括结构选择、字长选择等。
2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较FIR:Finite Impulse response，有限冲击响应IIR:Infinite Impulse response，无限冲击响应从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮单元少，所以经济而效率高。
但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。
选择性越好，则相位非线性越严重。
相反，FIR滤波器却可以得到严格的线性相位，然而由于FIR滤波器传输函数的极点固定在原点，所以只能用较高的阶数达到高的选择性；对于同样的滤波器设计指标，FIR滤波器所要求的阶数可以比IIR滤波器高5~10倍，结果，成本较高，信号延时也较大；如果按相同的选择性和相同的线性要求来说，则IIR滤波器就必须加全通网络进行相位较正，同样要大增加滤波器的节数和复杂性。