基于MATLAB 的声音信号采集系统(论文)
基于MATLAB的声信号采集与频谱谱分析设计论文答辩PPT
（4）在进行通信的时候，双方都必须以相同 的数据格式和波特率进行通信，否则通信会失败。
本次设计采用的波特率是115200bps，无校验，8 个 数据位，1个停止位。下图是显示串口调试的界面。
谱分析在MATLAB中的实现
设计的主要任务
DSP
谱分析
声 传 感 器
A/D SPI
串 口 通 信
谱 分 析
本设计的主要任务是通过串口把实时采集的数据传至计算机 后，在MATLAB环境下将数据读回并实现信号的频谱分析。本设 计主要研究了各种频谱分析算法实现后的效果图，直观比较不 同的算法的不同效果。其中包括经典功率谱分析和现代功率谱 分析。经典谱估计主要方法有直接法，间接法和改进的直接法。 现代谱估计主要是针对经典谱估计的分辨率低和方差性能不好 等问题提出的，主要的参数模式是自回归（AR）模型、移动平 均（MA）模型和自回归/移动平均（ARMA）模型，其中AR模型由 线性方程描述，而MA和ARMA模型则由非线性方程描述。由于MA 和ARMA模型均可用高阶的AR模型来近似，本文使用的是AR参数 模型。
在本次设计中要求对从串口接收的数据进行 谱分析，由于MATLAB软件相对其他软件具有许多 优点，例如：语言简洁紧凑，使用方便灵活，库 函数极其丰富，拥有功能强劲的工具箱等，所以 本设计选择MATLAB软件进行谱分析。
经典功率谱估计
经典谱估计具有物理概念明确、算法简单 的特点，是目前经常使用的谱估计方法。在经 典谱估计中，Bartlett算法和Welch算法都是 周期图法的改进算法。
基于MATLAB用户界面的谱分析
MATLAB提供了一套可视化的创建图形窗口 的工具，使用用户界面开发环境可方便的创 建GUI应用程序，它可以根据用户设计的GUI 布局，自动生成M文件的框架，用户使用这 一框架编制自己的应用程序。图形用户界面 就是通过窗口、选单、按钮、文字说明等对 象构成一个美观的界面，用户利用鼠标或键 盘可以方便地实现操作。
基于Matlab的音叉声音信号的采集与分析
＋卢 ＬＯ￡ ２ 害＋ ｍ Ｓ ￣ Ｃ． ０
（ １ ）
式 中 ，ｌ＋ Ｉ＋ ｍｏ为音 叉振 动 系统 的总质 量 ， ｎ Ｔ Ｉ 其 中 Ｉ 双臂 上 固定对 称位 置 的附加 质量 ， ｏ ｎ为 ｒ 为音 ｎ 叉 双 臂的等 效质 量 ， Ｆ为 强迫 力 的振 幅 ， 为 强 迫 力 的 圆频率 。 式 （）为 振 动 系 统 做 受 迫 振 动 的方 程 ， 的 １ 它
基 于 Ｍａｌｂ的 音 叉声 音信 号 的 采 集 与分 析 ｔ ａ
盛 翌航 ， 原 点 ， 黄 王 颖 ， 陆唯 一 ， 东 生 陈
（ 上海电力学院 ， 海 上 ２０ ９ ） ００ ０
摘
要： 利用 Ｍａ￣ 实现了声音信号数据的实时采集和分析。ห้องสมุดไป่ตู้过音 ｔ ｌ
关 键 词： 音叉 ； 数据采集 ； 频谱分析 ￣ ｔ ｂ Ｍａ ａ ｌ 中图分类 号： －３ ０４３ 文献标识码 ： Ａ
第 ２卷 第 １ ４ 期 ２ １ 年 ２月 ０１
大
学
物
理 实
验
Ｖｏ＿ ４Ｎ ０ ｌ２ ．１ Ｆｅ ．２ １ ｂ ０１
ＰＨ ＹｓＣＡＩ ＥⅪ 眦 ｌ ， 隙
ＮＴ ＯＦ Ｃ０Ｌ ，（Ｅ ＩＥ ；
文 章 编 号 ：０ ７２３ （０ １０ －０ ３ ３ １０ －９ ４ ２ １ ） １０ ８ － ０
他数据采集设备如美国 Ｎ 公司的 Ｅ系列数据采 Ｉ 集卡接 口板进行控制 ， 并且是一个数 据分 析与处 理 功强 大 的工程 软件 。 从数 据 采集 的 角度 来 看 ， 卡是 一 种 音 频 范 声 围内 的数 据 采集 卡 ， 计 算 机 与外 部 的模 拟 量 环 是 境 联系 的重要 途 径 。声 卡 可分 为模数 转换 电路 和 数模转换 电路两部分 ， 模数转换 电路 负责将麦克 风等声音输入设备采到 的模拟声音信号转换为电 脑能处理的数字信号； 而数模转换 电路负责将 电 脑使 用 的数 字 声音 信号 转换 为 喇叭等设 备 能使 用 的模拟信号。基于 Ｍａｌ 并结合声卡数据采集 ｔｂ ａ 与分 析结构 图见 图 １ 。
基于MATLAB 的声音信号采集系统(论文)
基于MATLAB 的声音信号采集系统野龙平（陕西师范大学电子信息科学与技术，陕西）摘要: 声音是各种信号传递与交流最直接的体现，因此对声音信号的研究有十分重要的意义。
本文主要针对Matlab指令系统对声音信号的采集，作者利用Matlab 提供的数据采集工具箱, 介绍了倆种采集方法，简单分析并比较其优缺点。
基于matlab的数据采集系统, 具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。
关键词: Matlab; 数据采集0 引言随着科技的发展，对于语音信号的采集已经有很多种方法，如基于单片机技术、VC,C++等编程、纯硬件电路，本文介绍的方法主要通过一款软件MATLAB。
它是MathWorks 公司推出的一种面向工程和科学运算的交互式计算软件, 其中包含了一套非常实用的工具-- 数据采集工具箱。
使用此工具箱更容易将实验测量、数据分析和可视化的应用集合在一起。
数据采集工具箱提供了一整套的命令和函数, 通过调用这些命令和函数, 可以直接控制数据采集设备的数据采集。
作者简单介绍了一种用声卡进行语音信号采集和MATLAB 的数据采集工具箱进行分析处理的语音信号采集系统。
经实验证明, 该系统可实现在线连续采集语音信号并进行分析和处理, 具有实现简单、性价比和灵活度高的特点。
1 语音数据采集系统设计MATLAB 中提供了强大的数据采集工具箱( DAQ- Data Acquisition Toolbox) , 可满足控制声卡进行数据采集的要求。
用户通过调用MATLAB 命令, 可对采集的数据进行分析和处理, 为用户带来了极大的方便。
语音数据采集过程如图1 所示。
图1声卡采集声音信号有两种方式: 传输线输入方式(LineIn) 和麦克风输入( MicIn) 方式。
LineIn 方式是通过传输线把其他声音设备, 如录音机等设备的音频输出信号连接到声卡, 通过声卡记录数据存入计算机。
本系统采用MicIn 方式, 即用麦克风接收语音通过声卡将音频信号存入计算机。
基于某MATLAB地语音信号采集与处理
工程设计论文题目：基于MATLAB的语音信号采集与处理姓名：班级：学号：指导老师：一.选题背景1、实践意义：语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。
在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。
语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息。
所以理解并掌握语音信号的时域和频域特性是非常重要的。
通过语音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.声音是人类常用工具,是相互传递信息的最重要的手段.虽然,人可以通过多种手段获得外界信息,但最重要,最精细的信息源只有语言,图像和文字三种.与用声音传递信息相比,显然用视觉和文字相互传递信息,其效果要差得多.这是因为语音中除包含实际发音容的话言信息外,还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息.所以,语音是人类最重要,最有效,最常用和最方便的交换信息的形式.另一方面,语言和语音与人的智力活动密切相关,与文化和社会的进步紧密相连,它具有最大的信息容量和最高的智能水平。
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,处理的目的是用于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,识别出讲话容,进行语音增强等.语音信号处理是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域,是一门涉及面很广的交叉学科.虽然从事达一领域研究的人员主要来自信息处理及计算机等学科.但是它与语音学,语言学,声学,认知科学,生理学,心理学及数理统计等许多学科也有非常密切的联系. 语音信号处理是许多信息领域应用的核心技术之一,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个.语音处理是目前极为活跃和热门的研究领域,其研究涉及一系列前沿科研课题,巳处于迅速发展之中;其研究成果具有重要的学术及应用价值.数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。
基于MATLAB的语音信号的采集与分析
基于MATLAB的语音信号的采集与分析摘要：我们通过学习使用MA TLAB仿真软件实现语音信号分析，加深对信号与系统这门课程所学习内容的理解，锻炼自学能力和动手能力。
我们通过电脑的声卡采集声音信号，借助已有的知识和MATLAB对采集的声音信号进行时域波形和频域频谱的显示，研究男女声信号的差别，通过查找资料提取声音信号的基音频率，并通过大量测试确定门限值来自动判别男女声信号，最后对信号进行降采样处理并播放，重新绘制频谱图分析，验证抽样定理。
关键词：MA TLAB仿真、频谱分析、基音频率、降采样、抽样定理。
1.音频信号的采集我们所要分析的语音信号需要自行采集，所以信号分析的第一步就是采集音频信号。
实现音频信号的采集最简单的办法就是通过电脑的声卡直接进行采集，这样采集到的音频信号虽然已经被转化成了数字量存储在电脑中，但通过查询我们了解到电脑录音所使用的采样频率是为44100Hz，完全保证了人类耳朵能听到所有声音频率分量的无失真采集，如果通过MA TLAB软件采集还能够调节采样频率，所以能够完全满足我们实验的要求。
1.1使用MATLAB采集语音信号通过上网查询，我们了解到MATLAB有自带的音频信号采集函数audiorecord()，通过它可以在程序运行时即时采集音频信号进行存储并处理，并且可以通过改变输入参数来改变采样频率，可以直接模拟降采样的过程，直观地验证抽样定理。
但鉴于我们需要重复进行试验和演示，即时采集信号显得繁琐且不必要，而且会增加我们非界面化编程的难度，所以我们放弃了这种方法。
1.2使用电脑录音机采集语音信号通过电脑自带的录音机软件可以实现更简单的音频信号采集操作，虽然采样频率不可调节，但其固有的采样频率完全满足了我们对所采集信号的要求，可以通过MATLAB的降采样处理的到较低采样频率的信号。
这样采集的音频信号会直接以文件的形式存储在电脑中，方便我们随时进行调用，方便分析与演示，所以我们决定采用这种方式实现语音信号的采集。
基于Matlab的声音信号采集与分析处理
文章编号:100622475(2005)0620091202收稿日期:2004209213作者简介:陈家焱(19792),男,江苏泗洪人,华东理工学院机电系助教,硕士研究生,研究方向:机电一体化。
基于Matlab 的声音信号采集与分析处理陈家焱,陈冬娇,张达响(东华理工学院机电系,江西南昌 330013)摘要:介绍了利用Matlab 软件采集与处理声音信号的方法,并结合蛋壳破损声音检测的应用实例,深入地分析了声音信号采集与处理的Matlab 实现。
关键词:声音信号采集;Matlab ;频谱分析中图分类号:TP391.42 文献标识码:ACollecting and Processing of Sound Signal with MatlabCHE N Jia 2yan ,CHE N D ong 2jiao ,ZH ANG Da 2xiang(Mechanical &E lectrical Engineering Department ,East China Institute of T echnology ,Nanchang 330013,China )Abstract :The method of collecting and processing of s ound signal with Matlab s oftware is introduced in this paper ,then ,a case of using s ound signal to detect crack eggs is combined for deeply analyzing its application.K ey w ords :collecting of s ound signal ;Matlab ;analyzing of frequency0 引 言声音信号的采集与分析处理在工程应用中是经常需要解决的问题,如何实时采集声音信号并对其分析处理,找出声音信号的特征在科学研究中是一项非常有意义的工作。
基于MATLAB的语音信号录制采集和分析的程序设计
目录摘要 (2)1 课程设计实现 (3)1.1整体设计思路 (3)1.2整体实现过程 (3)1.2.1 信号的采样 (3)1.2.2 语音信号的读取 (5)1.2.3 语音信号的频谱分析 (6)1.2.4 噪声信号的构建 (7)1.2.5 加入噪声的语音信号的频谱 (8)2 数字滤波器的设计 (9)2.1滤波器的设计原理 (9)2.2滤波器的性能指标 (10)2.3IIR数字滤波器设计 (10)2.4FIR数字滤波器设计 (12)2.5滤波器对信号滤波 (13)2.6语音信号回放 (17)3 心得体会 (17)4 主要参考资料 (18)附录 (20)摘要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 , 信号处理是MATLAB 重要应用的领域之一。
本课程设计介绍了基于Matlab的对语音信号采集、处理及滤波器的设计，并使之实现的过程。
理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法，用Matlab进行数字语音信号处理，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。
综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。
关键词： MATLAB 工具信号语音采集滤波器1 课程设计实现1.1整体设计思路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 , 信号处理是 Matlab 重要应用的领域之一。
本文是用 Matlab对含噪的的语音信号同时在时域和频域进行滤波处理和分析。
基于MATLAB的语音信号采集与处理.
基于MATLAB的语音信号采集与处理.
MATLAB是一种非常有用的工具，可以用于语音信号的采集和处理。
语音信号的采集和处理对于语音识别、音频转换和人机交互等领域非常重要。
MATLAB提供了许多工具和函数进行语音信号的采集和处理。
语音信号的采集可以通过外部设备实现，如麦克风或录音设备。
MATLAB可以通过音频输入功能进行语音信号的采集和处理。
该功能提供了多个采样率和位深度设置，可以按照需要进行设置。
采集的语音信号可以通过MATLAB的图形用户界面进行实时显示和处理。
MATLAB提供了很多工具和函数进行语音信号的处理，如语音分析、信号过滤、音量调整和时域和频域分析等。
MATLAB的语音信号处理工具箱提供了很多预处理和分析函数，可以进行预处理、语音识别、特征提取等操作。
这些工具和函数可以帮助开发人员更好地理解和分析语音信号，提高语音识别的准确性和鲁棒性。
MATLAB还提供了图形用户界面(GUI)、应用程序接口(API)、命令行和脚本等方式进行语音信号处理。
GUI可以方便地进行交互式处理和调试，API可以方便地集成到其他应用程序中，命令行和脚本可以进行批处理和复杂的操作。
MATLAB的语音信号处理工具还可以与其它工具箱，如数字信号处理工具箱和统计学工具箱进行整合，以开发更强大和可靠的语音处理应用程序。
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基于MATLAB 的声音信号采集系统野龙平（陕西师范大学电子信息科学与技术，陕西）摘要: 声音是各种信号传递与交流最直接的体现，因此对声音信号的研究有十分重要的意义。
本文主要针对Matlab指令系统对声音信号的采集，作者利用Matlab 提供的数据采集工具箱, 介绍了倆种采集方法，简单分析并比较其优缺点。
基于matlab的数据采集系统, 具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。
关键词: Matlab; 数据采集0 引言随着科技的发展，对于语音信号的采集已经有很多种方法，如基于单片机技术、VC,C++等编程、纯硬件电路，本文介绍的方法主要通过一款软件MATLAB。
它是MathWorks 公司推出的一种面向工程和科学运算的交互式计算软件, 其中包含了一套非常实用的工具-- 数据采集工具箱。
使用此工具箱更容易将实验测量、数据分析和可视化的应用集合在一起。
数据采集工具箱提供了一整套的命令和函数, 通过调用这些命令和函数, 可以直接控制数据采集设备的数据采集。
作者简单介绍了一种用声卡进行语音信号采集和MATLAB 的数据采集工具箱进行分析处理的语音信号采集系统。
经实验证明, 该系统可实现在线连续采集语音信号并进行分析和处理, 具有实现简单、性价比和灵活度高的特点。
1 语音数据采集系统设计MATLAB 中提供了强大的数据采集工具箱( DAQ- Data Acquisition Toolbox) , 可满足控制声卡进行数据采集的要求。
用户通过调用MATLAB 命令, 可对采集的数据进行分析和处理, 为用户带来了极大的方便。
语音数据采集过程如图1 所示。
图1声卡采集声音信号有两种方式: 传输线输入方式(LineIn) 和麦克风输入( MicIn) 方式。
LineIn 方式是通过传输线把其他声音设备, 如录音机等设备的音频输出信号连接到声卡, 通过声卡记录数据存入计算机。
本系统采用MicIn 方式, 即用麦克风接收语音通过声卡将音频信号存入计算机。
利用MicIn 方式通过声卡采集数据有两种方法:方法一是采用对声卡产生一个模拟输入对象进行采集,方法二是直接利用MATLAB 数据采集箱中提供的的函数命令进行采集。
1. 1 方法1本系统是以声卡为对象利用MATLAB 数据采集工具箱提供的环境完成数据采集过程, 麦克风成为数据采集系统中的传感器。
数据采集过程与其他硬件设备无关, 只与声卡有关, 因此应对声卡产生一个模拟输入对象(AI) 。
数据采集过程的具体实现:1) 初始化: 创建设备对象。
ai= analoginput(‘ winsound ’ )2) 配置: 根据数据采集硬件设备的特性, 增加通道和控制数据采集的行为。
为AI 添加1 个通道, 设置采样频率和采样时间。
addchannel( ai, 1)freq= 8000; % 采样频率fs8000Hzset( AI, sampleRate, freq) %为模拟输入设备设置采样频率duration= 2; %采样时间为2 秒set (AI, SamplesPerTriffer, duration* freq) ; % 为模拟输入设备设置触发时间3) 执行: 启动设备对象, 采集数据。
start( ai) ; %启动设备对象data= getdata( ai) ; % 获得采样数据4) 终止: 删除设备对象。
stop( ai) ; % 停止设备对象语音信号输入声卡Matlab 数据采集箱计算机delete( ai) ; % 释放内存对象这样便完成了一次数据采集的过程。
其中采样频率及采样时间是由用户个人定义输入。
1. 2 方法2一般的采样过程是对声卡产生的模拟输入对象(AI) 进行操作的, 由于计算机配置和模拟通道的运用使得数据采集过程显得烦琐难以理解, 有时还不易获得采样数据。
实验过程发现一种更为简单实用的方法可以进行数据采集。
在阐述之前, 首先介绍一下MATLAB 数据采集箱中的几条有关命令:wavrecord: wavrecord 利用Windows 音频输入设备记录声音, 其调用形式为: wavrecord( n, fs, ch) 。
利用Windows 音频输入设备记录n 个音频采样, 频率为fsHz,通道数为ch。
采样值返回到一个大小为n* ch 的矩阵中。
缺省时, fs= 11025, ch= 1。
waveplay:waveplay 利用Windows 音频输出设备播放声音, 其调用形式为: waveplay( y, fs) 。
以采样频率fs向Windows 音频设备发送向量信号。
标准的音频采样率有: 8000、11025、22050 和44100Hz。
wavread:wavread 用于读取Microsoft 的扩展名为 .wav的声音文件。
其调用形式为: y= wavread ( file) 其作用是从字符串file 所指的文件路径读取wave 文件, 将读取的采样数据送到y 中。
Y 的取值范围: [ -1, 1] 。
sound: 音频信号是以向量的形式表示声音采样的。
sound 函数用于将向量转换为声音, 其调用形式为: sound( y, fs) , 作用是向扬声器送出向量y 中的音频信号( 采样频率为fs) 。
应用上述所讲到的MATLAB 数据采集箱提供的函数进行一次简单的语音信号的采集实验。
记录5 秒钟的8 位音频语音信号并回放之, 采样频率设为11025Hz。
fs= 11025;%设置采样频率y1= wavrecord( 5* fs, fs, ‘uint8’) ; %进行无语音采集plot( y1) ;y2= wavrecord( 5* fs, fs, ! uint8! ) ; % 开始采集8位语音信号, 时间为5splot( y2) ;wavplay( y2, fs) ; %%回放所采集的语音sound( y2, fs) ;y1= fft( y2) ; %做信号的fft 变换plot( y2) ;用户可以变换采样频率及采样时间, 也可以不同的频率回放语音。
感受不同函数在相同的频率下回放的语音信号是否一致。
此例进行的是实时回放, 若要事后回放则可用wavread 函数。
从程序语言及实现上可看出此方法简便了许多, 而且实验结果与传统方法得到的实验结果完全一致。
图2 为在采样过程中打开麦克风, 但是没有对麦克风讲话的结果( 对不同品牌、质量的声卡, 结果可能不同) , 从图上可以看到除开始采样的极短一段时间内有个信号接收过程产生阶跃外, 其余时间内波形都在很小的范围内平稳的波动。
图3 是采样过程中对麦克风讲话的结果, 可以看出, 讲话( 传感器端接收到信号)改变了采集的数据的结果。
从图3 中看出波形与图2相比发生了很大的变化, 波形随声音信号的高低强弱而发生变化, 可知计算机已经通过麦克风接收到了语音信号, 说明信号采集工作成功。
由于matlab非常人性化的程序开发方式，读者也可以利用gui将以上介绍内容制作成一个独立的exe文件，在脱离matlab下独立运行。
下图所示为作者用matlab的gui生成独立软件运行后界面，可进行简单声音频谱分析，不同频率播放等：1.3结论作者介绍了一种基于声卡和Matlab 的语音数据采集系统, 具有实现简单、性价比和灵活度高的特点。
经实例分析证明, 利用该系统可实现在线连续采集语音信号并进行分析和处理。
参考文献[ 1] Eva Part- Enander Anders Sjoberg MATLAB5 手册[M] 北京: 机械工业出版社, 2000. 200~ 246[ 2] 施阳, 李俊 MATLAB 语言工具箱ToolBox 实用指南[M]西安: 西北工业大学出版社, 1999 50~ 98[ 3] 程卫国, 冯蜂 MATLAB5. 3 精要编程及高级应用[M] 北京:机械工业出版社, 2000. 235~ 280[ 4] 姚东, 王爱民 MATLAB 命令大全[ M] 北京: 人民邮电出版社, 2000. 187~ 241 Data Acquisition System Based on MATLABYE LONGPING（shaanxi normal university Electronic Information Science and Technology, shaanxi）Abstract: sound is the direct signs of many signals and conmunications, so the research of sound data become very meaningful . In the paper,the author using two kinds of the Data Acquisition Toolbox provided in Matlab. The system has the simple realization, high cost performance and high flexibleness.Key words: matlab; data acquisition摘要: 声音是各种信号传递与交流最直接的体现，因此对声音信号的研究有十分重要的意义。
本文主要针对Matlab指令系统对声音信号的采集，作者利用Matlab 提供的数据采集工具箱, 介绍了倆种采集方法，简单分析并比较其优缺点。
基于matlab的数据采集系统, 具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。
关键词: Matlab; 数据采集。