实验四 回声估计和回声消除 信号分析与处理实验电子教案
物理教学设计方案——声学信号分析与处理
滤波器设计
用于信号去噪或 者增强特定频率
成分
Matlab在声学信 号处理中的应用
Matlab是一种强大 的数学计算软件，在 声学信号分析与处理 中有广泛的应用，提 供了丰富的工具包和 函数库。通过 Matlab，可以实现 对声音信号的数字化 处理、特征提取和进 一步的分析。
声学信号处理流程
01 信号采集
实验应用
声学环境
测量声音环境
信号处理
对信号进行处理
声音识别
应用于语音识别
声音特性
分析声音特征
案例分析
01 音频分析
深入了解音频信号特征
02 声音识别
识别不同声音信号
03 噪声处理
有效降低噪音干扰
未来展望
随着科学技术的发展，声学信号分析与处理将在 智能语音识别、音频处理技术、环境噪声控制等 方面持续深化，为人类生活带来更多便利和高质 量的体验。
主观评价方法
主观评价方法是通过 调查问卷、听觉测试 等方式，让人们根据 自己的感受来评价声 音质量。这种方法更 加注重个体感受和主 观感觉，能够充分了 解个人对声音的喜好 程度和舒适度。
客观评价方法
仪器测量
通过仪器测量声 学参数，如信噪
比、失真度等
实验验证
通过实验验证声 音质量
数据分析
从客观角度评价 声音质量
● 02
第2章 声音的基础知识
声音的产生原理
振动引起
声音是由物体振 动引起的空气震
动产生的
频率和振幅
不同频率、振幅 的振动产生不同
音调的声音
声音的特性
声音具有频率、振幅、 波形等特性，通过这 些特性可以进行声音 信号的分析和处理。 这些特性对于声音的 识别和处理非常重要， 也影响着声音的质量 和清晰度。
信号分析与处理实验指导书
实验一 信号频谱的测量一、实验目的1、掌握信号频谱的测量方法，加深对周期信号频谱特点的了解。
2、研究矩形脉冲时域周期和脉宽的变化对频谱结构的影响，了解时域和频域间的关系。
3、学习TH-SG01P 型功率函数信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用方法。
4、学习虚拟示波器的使用方法。
二、原理及说明1、周期信号的频谱分为幅度谱、相位谱和功率谱三种，分别是信号各频率分量的振幅，初相和功率按频率由低到高依次排列构成的图形。
通常讲的频谱指幅度谱，它可选频表或波形分析仪逐个频率测试而得，也可用频率谱仪直接显示，现在更多的是应用虚拟示波器的FFT 变换来实现。
2、连续周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和幅度总趋势的收敛性，可以通过对正弦波、三角波、方波（或矩形脉冲）频谱的具体测试而得到验证。
（1）、正弦波的频谱特别简单，即本身频率的振幅，如图1-1所示。
图1-1 正弦波及其频谱（2）、宽度为2τ，高度为A 的三角波的频谱，当2T τ=时，2()2k k A A Sa π=，如图1-2所示。
图1-2 三角波及其频谱ω12ω1k ω13ω ω1ωAk A13ω15ωω12ω 24/(5)A π24/(3)A π /2A1k ωω1ω24/A πkA（3）、矩形脉冲的频谱，122k k A A Sa Tωττ⎛⎫=⎪⎝⎭。
当为方波2T τ=时，12k k A A Sa ωτ⎛=⎝图1-3 （4）、周期型矩形脉冲的频谱按122k A Sa Tωττ⎛⎫⎪⎝⎭规律变化，它的第一个零点频率2πτ取决于脉宽τ，谱线的疏密取决于周期T 。
当脉宽τ不变时，在20πτ内谱线会增多而变密；当周期T 不变而脉宽τ减小时，其第一零点频率会增高，从而使20πτ内的谱线增多；谱线高度都会因T 增大或τ减小而降低。
因此，信号的波形和其频谱间是一一对应的，它们不过是对同一信号的两种不同描述方式罢了。
在频域中，常把20πτ的一段频率范围定义为信号的有效频带宽度，对于5T τ≥的矩形脉冲，这种定义就比较精确了。
信号分析与处理实验指导书
实验一时域分析实验一.实验目的(1)熟悉MATLAB开发环境。
(2)掌握MATLAB各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。
(3)熟悉MATLAB的基本操作(4)熟悉MATLAB中产生信号和绘制信号的基本命令。
(5)熟悉序列的简单运算，如：加法、标量乘法、时间反转、延时、乘法等。
二.实验原理MATLAB (矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。
但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。
MA TLAB程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。
三.实验任务及步骤1、学习了解MATLAB的实验环境：在Windows桌面上，双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口。
图1-1 MATLAB系统命令窗口当MA TLAB运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收命令，有的用于显示信息。
三个重要的窗口有命令窗口；图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入命令；显示图形；充许使用者创建和修改MATLAB程序。
在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。
当MA TLAB程序启动时，一个叫做MATLAB桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB桌面结构如图1-1所示。
在MA TLAB集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的许多编程工具。
在MA TLAB桌面上可以得到和访问的窗口主要有：■命令窗口（The Command Window）■命令历史窗口（The Command History Window）■启动平台（Launch Pad）■编辑调试窗口（The Edit/Debug Window）■工作台窗口和数组编辑器（Workspace Browser and Array Editor）■帮助空间窗口（Help Browser）■当前路径窗口（Current Directory Browser）1.1 命令窗口MA TLAB桌面的右边是命令窗口。
回声消除技术-14页文档资料
解密回声消除技术之一（理论篇）一、前言因为工作的关系，笔者从2004年开始接触回声消除(Echo Cancellation)技术，而后一直在某大型通讯企业从事与回声消除技术相关的工作，对回声消除这个看似神秘、高端和难以理解的技术领域可谓知之甚详。
要了解回声消除技术的来龙去脉，不得不提及作为现代通讯技术的理论基础——数字信号处理理论。
首先，数字信号处理理论里面有一门重要的分支，叫做自适应信号处理。
而在经典的教材里面，回声消除问题从来都是作为一个经典的自适应信号处理案例来讨论的。
既然回声消除在教科书上都作为一种经典的具体的应用，也就是说在理论角度是没有什么神秘和新鲜的，那么回声消除的难度在哪里？为什么提供回声消除技术（不管是芯片还是算法）的公司都是来自国外？回声消除技术的神秘性在哪里？二、回声消除原理从通讯回音产生的原因看，可以分为声学回音（Acoustic Echo）和线路回音（Line Echo），相应的回声消除技术就叫声学回声消除（Acoustic Echo Cancellation，AEC）和线路回声消除（Line Echo Cancellation, LEC）。
声学回音是由于在免提或者会议应用中，扬声器的声音多次反馈到麦克风引起的（比较好理解）；线路回音是由于物理电子线路的二四线匹配耦合引起的（比较难理解）。
回音的产生主要有两种原因：1．由于空间声学反射产生的声学回音（见下图）：图中的男子说话，语音信号（speech1）传到女士所在的房间，由于空间的反射，形成回音speech1(Echo)重新从麦克风输入，同时叠加了女士的语音信号（speech2）。
此时男子将会听到女士的声音叠加了自己的声音，影响了正常的通话质量。
此时在女士所在房间应用回音抵消模块，可以抵消掉男子的回音，让男子只听到女士的声音。
2．由于2-4线转换引入的线路回音（见下图）：在ADSL Modem和交换机上都存在2-4线转换的电路，由于电路存在不匹配的问题，会有一部分的信号被反馈回来，形成了回音。
实验四回声估计和回声消除
实验报告实验课程：数字信号处理实验开课时间：2020—2021 学年秋季学期实验名称：回声估计和回声消除实验时间： 2020年11月18日星期三学院：物理与电子信息学院年级：大三班级：182 学号：姓名：一、实验预习(2)利用y[h]=x[k]+ax[k-n]模型,获得混有回声的声音信号y[k]。
解：clc;clear;close allload mtlbN=4001;n=2000;a=0.5;S1=zeros(1,6000);for i = 1:4000S1(i)=mtlb(i);endfor i = 1:4000S1(i+n)=S1(i+n)+a*S1(i);endY2=fft(S1);figure(1)title('时域有回声的信号')plot(S1)figure(2)title('频域有回声的信号')plot(Y2)(3)利用相关函数估计回声的延迟时间n和幅度a,说明误差的原因。
解：clc;clear;close allload mtlbN=4001;n=2000;a=0.5;S1=zeros(1,6000);for i = 1:4000S1(i)=mtlb(i);endfor i = 1:4000S1(i+n)=S1(i+n)+a*S1(i);end[x,d]=xcorr(S1,S1);figure;title('相关函数估计')plot(d,x)(4)根据估计的参数,设计一个逆系统以消除回声。
解：clc;clear;close allload mtlbN=4001;n=2000;a=0.5;S1=zeros(1,6000);for i = 1:4000S1(i)=mtlb(i);endfor i = 1:4000S1(i+n)=S1(i+n)+a*S1(i);endb=1;a=[1,zeros(1,1999),0.5];y3=filter(b,a,S1);Y3=fft(y3);figure;plot(y3)title('时域逆系统')figure;plot(Y3)title('频域逆系统'))二、实验内容。
信号分析与处理实验报告指导书
1
的波形图。
1.3 将 信 号 用 一 个 数 据 序列来表示
对于离散时间信号，还可以表示成一个数的序列，例如： x[n]={....， 0.1， 1.1， -1.2， 0， 1.3， ….} ↑n=0
上述三种信号的描述方法是经常要使用的。
2.MATLAB 及其操作简述 2.1 MATLAB 简介
即横轴和纵轴，因此，图像信号具有两个或两个以上的独立变量。
在《信号分析与处理》课程中，我们只关注这种只有一个独立变量
（Independent variable）的信号，并且把这个独立变量统称为时间变量（Time
variable），不管这个独立变量是否是时间变量。
在自然界中，大多数信号的时间变量都是连续变化的，因此这种信号被称为
（1）以直接列出元素的形式输入； （2）通过语句和函数产生； （3）建立在 M 文件中； （4）从外部的数据文件中装入。 在 MATLAB 语言中不必描述矩阵的维数和类型，它们是由输入的格式和内容来确 定的。 输入小矩阵最简单的方法是使用直接排列的形式，把矩阵的元素直接排列到 方括号中，每行内的元素用空格或逗号分开，行与行的内容用分号格开。例如输 入： A=[1 2 3；4 5 6；7 8 9] 或 A=[1，2，3；4，5，6；7，8，9] 都将得到同样的输出结果。 大的矩阵可以分行输入，用回车号代替分号。输入后矩阵 A 将一直保存在工 作空间中，除非被替代和清除，A 矩阵可以随时被调出来。若在命令末尾加上“；” 号，则表示结果不显示，除非再次调用。 2．矩阵的运算 如果一个矩阵 A 有 n 行、m 列元素，则称 A 矩阵为 n×m 矩阵，如果 n=m，则 称矩阵 A，又称为方阵。MATLAB 定义了下面各种矩阵的基本运算： （1）矩阵转置
实验四 回声估计和回声消除 信号分析与处理实验电子教案
实验四 回声估计和回声消除
一、实验目的
掌握利用信号分析和系统设计的基本原理进行回 声估计和回声抑制的基本原理和基本方法。
Байду номын сангаас
实验四 回声估计和回声消除
二、 实验原理
利用MATLAB命令load mtlb取得语音信号x[k]。然 后用命令x=mtlb将语音数据存在x向量中。含有回声的语 音信号y[k]的数学模型可表示成：
y[k]=x[k]+ax[k-n] (a<1) 其中，x[k]是未被污损的语音信号，y[k]是由x[k]叠加 回声信号ax[k-n]组成，回声信号ax[k-n]是延时n个时刻且 在幅度上减小到a倍的x[k]。
回声效果处理课程设计
回声效果处理课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握回声效果的基本概念、原理和处理方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解回声的产生原因和特点，掌握回声处理的基本技巧，并能够运用所学知识处理实际问题。
具体来说，知识目标包括：1.了解回声的定义和产生原因。
2.掌握回声的特性，包括反射、衰减、延时等。
3.了解回声处理的基本方法，包括回声消除、回声增强、回声抑制等。
技能目标包括：1.能够使用回声处理软件进行回声消除和增强。
2.能够设计简单的回声抑制电路。
3.能够分析实际场景中的回声问题，并提出相应的处理方法。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的创新意识和解决问题的能力。
2.培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.培养学生的科学精神和对技术的兴趣。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括回声效果的基本概念、原理和处理方法。
具体的教学大纲如下：1.第一章：回声效果概述–回声的定义和产生原因–回声的特性及其影响因素2.第二章：回声处理的基本方法–回声消除技术–回声增强技术–回声抑制技术3.第三章：回声处理软件应用–回声处理软件的使用方法和技巧–实际案例分析：回声消除和增强的应用4.第四章：回声抑制电路设计–回声抑制电路的基本原理–回声抑制电路的设计方法和步骤–实际案例分析：回声抑制电路的应用5.第五章：回声效果处理综合实践–分析实际场景中的回声问题–提出相应的处理方法并进行实施三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，向学生传授回声效果的基本概念、原理和处理方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解回声处理的实际应用，培养学生的解决问题的能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，让学生掌握回声处理软件的使用方法和回声抑制电路的设计步骤。
4.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力，同时促进学生对回声效果处理的理解和思考。