基于MATLAB的语音信号分析与处理系统的设计
数字信号处理课程设计报告-基于MATLAB的语音信号的特技处理
数字信号处理课程设计报告-基于MATLAB的语音信号的特技处理xxxx数字信号处理课程设计报告题目:基于MATLAB 的语音信号的特技处理系 (院): 计算机工程学院专业: 通信工程班级: 通信xx班学号: xxxxxxxx姓名: xxx指导教师: xxx学年学期: 2009 ~ 2010 学年第 1 学期2009年12月 18 日设计任务书课题基于MATLAB 的语音信号的特技处理名称1. 巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程;设计2. 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力; 目的3. 学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。
1. 微型电子计算机(PC); 实验环境 2. 安装Windows 2000以上操作系统，MATLAB等开发工具。
1. 选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，并对其进行频谱分析; 然后在时域用数字信号处理方法将信号加入延时和混响，再分析其频谱，并与原始信号频谱进行比较;最后设计一个信号处理系统界面。
2. 利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，任务注意材料收集与整理; 要求3. 在第15周末之前完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作;4. 结束后，及时提交设计报告(含纸质稿、电子稿)，要求格式规范、内容完整、结论正确，正文字数不少于3000字(不含代码)。
工作进度计划序号起止日期工作内容2009.12.14~2009.12.14 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案。
12009.12.14~2009.12.17 设计总体方案，构建、绘制流程框图，编写代码，上机调试。
22009.12.17~2009.12.18 测试程序，完善功能，撰写设计报告。
32009.12.18 参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。
4指导教师(签字):年月日摘要语音是人们交流思想和进行社会活动的最基本手段,我们要对语音信号进行测定并将其转变为另一种形式，以提高我们的通信能力。
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。
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：2.1．采集语音信号。
2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。
2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。
2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。
2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。
毕业论文_基于Matlab的语音信号分析与处理系统设计
毕业论文_基于Matlab的语音信号分析与处理系统设计毕业论文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;The Design of Analysis and Processing Voice SignalAbstractSpeech signal processing is to study the use of digital signal processing technology and knowledge of the voice signal voice processingof the emerging discipline is the fastest growing areas of information science one of the core technology. Transmission of information through the voice of humanity's most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of information..Matlab language is a data analysis and processing functions are very powerful computer application software, sound files which can be transformed into discrete data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis provides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features complete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes computer interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application.The design of voice-processing software for most of the content are numerous, easy to maneuver and so on, using MATLAB7.0 comprehensive use GUI interface design, various function calls to voice signals such as frequency, amplitude, Fourier transform and filtering, the program interface concise, simple, has some significance in practice.Finally, the speech signal processing further development putforward their own views.Keywords: Matlab， Voice Signal，Fourier transform，Signal Processing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 .....................................................21.3.2 运行环境 (2)1.3.3 开发环境 .....................................................22 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 (5)3.1语音的录入与打开 ...................................................5 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 ................................................. 6 3.5倒谱的概念 (7)4 语音信号处理实例分析 (7)4.1图形用户界面设计 ...................................................7 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 ...............................................84.3.2 语音信号的调整 (10)4.3.2.1 语音信号的频率调整 (10)4.3.2.2语音信号的振幅调整 (11)4.3.3 语音信号的傅里叶变换 (12)4.3.4 语音信号的滤波 .............................................134.3.4.1 语音信号的低通滤波 (13)?4.3.4.2 语音信号的高通滤波 .......................................154.3.4.3 语音信号的带通滤波 .......................................154.3.4.4 语音信号的带阻滤波 .......................................164.4 语音信号的输出 (17)5 总结 (18)参考文献 (19)致谢 (19)1 绪论语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。
基于MATLAB的语音信号分析和处理
基于MATLAB的语音信号分析和处理摘要语音信号的处理是一门非常重要的学科，如今普遍应用在电话通信、助听器等方面。
本次设计主要是为了在Matlab软件的帮助下，处理一段被“污染”的声音信号。
该过程会涉及到采样定理，快速傅里叶变换等理论和算法在设计过程中的实际应用。
在本次设计中，我们关注的是在驱除噪声污染时所需要的滤波器的选择，充分比较各种滤波器的优缺点后，再利用滤波器来滤除杂音。
通过滤波前后的声音信号的频谱图的对比，来了解滤波器的特性和作用，并得到本次设计的结果。
关键词语音信号；Matlab；傅里叶变换；滤波器。
ANALYSIS AND PROSESSING OF THE SPEECH SIGNAL BASED MATLABABSTRACTThe voice signal processing is a very important discipline with a wide use range, for example telephone communications, hearing aids and so on.The purpose of my paper is to process a polluted sound signal by using the Matlab software.This process may involve the sampling theorem, the fast Fourier transform theory and practical application of the used algorithm.In this paper, we focus on selecting the appropriate filter, and fully comparing the advantages and disadvantages of the various filters, and then using the appropriate filter to filter out the noise polluting the voice signal. By comparing the frequency spectrum of the sound signals, we can understand the work nature of the filter, and obtain our results.Keyword V oice signal；Matlab；Fourier transform；Filter目录摘要 (I)ABSTRACT (I)目录 (II)1．绪论 (1)1.1 国内外研究状况 (1)1.2 课题的背景及意义 (1)2．语音信号处理的基本理论知识 (2)2.1语音信号采样频率和采样位数的选择 (2)2.2语音信号的合成 (2)2.3时域信号的FFT分析 (3)2.4数字滤波器 (3)2.4.1 IIR数字滤波器 (3)2.4.2 FIR数字滤波器 (4)2.4.3 FIR数字滤波器和IIR数字滤波器的比较 (5)2.5倒谱 (6)3．语音处理信号的理论方案论证 (6)3.1语音信号的采集 (6)3.2语音信号的处理 (6)3.3系统框图 (7)4．语音信号处理的实例分析 (8)4.1语音信号的录入 (8)4.2语音信号的提取 (8)4.3语音信号的时域和频谱图 (8)4.4语音信号的“污染” (10)4.5 IIR滤波器的设计及滤波 (11)4.6 设计FIR滤器波并滤波 (13)4.7 回放语言信号 (15)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)致谢 (21)1．绪论本次设计是为了综合运用数字信号处理的理论知识对语音信号进行时频分析和滤波器设计，根据理论知识，设计实验步骤，再利用计算机上的Matlab软件进行编程实现，得到需要的结果。
课程设计基于MATLAB的语音信号录制采集和分析的程序设计
MA TLAB课程设计说明书摘要语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。
该设计主要介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。
关键词：语音信号；采集与分析；Matlab目录摘要 (I)1 语音信号的录制 (1)2 语音信号的采集 (3)3 语音信号的分析 (4)3.1语音信号时域分析 (4)3.2语音信号频域分析 (5)4 语音信号的加噪处理 (7)5 滤噪设计分析 (11)6 设计总结 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 语音信号的录制为了将原始模拟语音信号变为数字信号，必须经过采样和量化两个步骤，从而得到时间和幅度上均为离散的数字语音信号。
语音信号经过预滤波和采样后，由A／D变换器变换为二址制数字码。
这种防混叠滤波通常与模数转换器做在一个集成块内，因此目前来说，语音信号的数字化的质量还是有保证的。
市面上购买到的普通声卡在这方面做的都很好，语音声波通过话筒输入到声卡后直接获得的是经过防混叠滤波、A/D变换、量化处理的离散的数字信号。
将声卡作为对象处理采集语音信号Matlab将声卡作为对象处理,其后的一切操作都不与硬件直接相关,而是通过对该对象的操作来作用于硬件设备（声卡）。
操作时首先要对声卡产生一个模拟输入对象(ai),给ai对象添加一个通道设置采样频率后,就可以启动设备对象,开始采集数据,采集完成后停止对象并删除对象。
实际工作中，我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，图1是基于PC机的语音信号录制过程，声卡可以完成语音波形的A/D转换，获得WAVE文件，为后续的处理储备原材料。
MATLAB课程设计---基于MATLAB的语音信号处理
MATLAB课程设计---基于MATLAB的语音信号处理武汉理工大学《基于MATLAB的语音信号处理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名:陈欢专业班级: 通信0902班指导教师:徐文君工作单位: 信息工程学院题目: 基于MATLAB的语音信号处理设计任务与要求:1、Matlab的基本运算(1) 极限的计算、微分的计算、积分的计算、级数的计算、求解代数方程、求解常微分方程;(2) 矩阵的最大值、最小值、均值、方差、转置、逆、行列式、特征值的计算、矩阵的相乘、右除、左除、幂运算;2、基于MATLAB的语音信号处理(1)完成语音信号的采集，利用windows自带的录音机或其他软件，录制一段午语音，时间在1s以内，并对信号进行采样，画出采样信号的时域和频域波、(2)要求用窗函数法和双线性变换法设计三种数字滤波器(3)用设计好滤波器的对语音信号进行滤波处理，画出处理后的时域和频域波形。
(4)对滤波前后的语音信号频谱进行对比，并对设计结果进行分析。
参考文献:1、易克初，田斌，付强.语音信号处理.北京:国防工业出版社，2000年2、贾永红.数字图像处理.武汉大学出版社，2003年9月时间安排:第16周安排任务，分组。
第17周设计仿真，撰写报告。
第18周完成设计，提交报告，答辩。
指导教师签名: 2011 年月日系主任(或责任教师)签名: 2011 年月日1武汉理工大学《基于MATLAB的语音信号处理》课程设计说明书目录摘要 ..................................................................... .. (1)ABSTRACT ........................................................... ................................................... 2 1 课程设计的基本原理 ..................................................................... ...................... 3 1.1 设计要求 ..................................................................... .. (3)1.1.1 采用MATLAB基本运算如下 (3)1.1.2 基于MATLAB的语音信号处理 (3)1.2.Matlab的基本运算 ..................................................................... .. (4)1.2.1极限的计算 ..................................................................... . (4)1.2.2微分的计算 ..................................................................... . (4)1.2.3积分的计算 ..................................................................... . (5)1.2.4 级数的计算 ..................................................................... (5)1.2.5 求解代数方程 ..................................................................... (5)1.2.6 求解常微分方程 ..................................................................... .. (6)1.2.7 矩阵的基本运算 ..................................................................... .. (6)1.2.8 多项式的基本运算 ..................................................................... ....... 6 1.3 语音信号的录入与打开 ..................................................................... ......... 8 1.4 时域信号的FFT分析 ..................................................................... ............ 8 1.5 数字滤波器设计原理 ..................................................................... . (8)1.5.1 用窗函数法设计FIR滤波器 (9)1.5.2 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 (9)2 语音信号分析和处理过程 ..................................................................... ..............10 2.1 语音信号的采集 ..................................................................... ...................10 2.2 窗函数法设计 ..................................................................... .. (11)2.2.1窗函数法低通滤波器 ..................................................................... (11)2.2.2 窗函数法高通滤波器 ..................................................................... ..142.2.3 窗函数法带通滤波器 ..................................................................... ..15 2.3双极性变换法设计 ..................................................................... . (16)2.3.1 双极性变换法设计低通滤波器 (18)2.3.2 双极性变换法设计高通滤波器 (20)2.3.3 双极性变换法设计带通滤波器 (24)2.4 结果分析 ..................................................................... ...............................26 3 总结 ..................................................................... ................................................27 参考文献 ..................................................................... .. (28)2武汉理工大学《基于MATLAB的语音信号处理》课程设计说明书摘要MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
基于MATLAB的语音信号分析与处理研究
基于MATLAB的语音信号分析与处理研究一、引言语音是人类最基本的沟通方式，随着科技的进步，语音信号分析与处理也变得越来越重要。
MATLAB作为一种常用的科学计算软件，具有强大的信号处理功能，在语音信号分析与处理领域有着广泛的应用。
本文将对基于MATLAB的语音信号分析与处理进行研究。
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，拥有丰富的信号处理函数和工具箱，可以方便地进行语音信号分析与处理。
例如，MATLAB中的wavread函数可以读取.wav格式的语音文件，audioplayer函数可以播放语音信号，fft函数可以进行快速傅里叶变换，spectrogram函数可以绘制语音信号的谱图等等。
基于MATLAB的语音信号处理可以包括语音信号的去噪、分析、特征提取、分类等多个方面。
其中，语音信号的去噪是一项重要的任务。
在语音信号采集过程中，由于外部环境噪声的干扰，语音信号的质量会受到影响。
MATLAB可以利用卷积和滤波等技术进行去噪，提高语音信号的质量。
语音信号的分析是指对语音信号的基本参数进行测量，例如语音信号的时域、频域、能量、频谱等。
MATLAB中可以通过波形图、频谱图、谱密度图等方式对语音信号进行分析。
特征提取是语音信号处理中的重要环节，通过对语音信号的特征提取，可以为后续的分类工作奠定基础。
MATLAB中常用的语音信号特征包括倒谱系数、线性预测系数、功率谱密度等。
三、基于MATLAB的语音信号处理的应用案例1.基于MATLAB的语音识别系统语音识别技术是近年来发展迅速的一项技术。
可以通过语音识别技术实现语音指令控制、语音输入等功能。
基于MATLAB的语音识别系统可以通过对语音信号的分析、特征提取、分类等工作实现。
在语音识别系统中，广泛应用了HMM（隐马尔可夫模型）和GMM（高斯混合模型）等模型。
2.基于MATLAB的语音合成系统语音合成技术是将文本转换为语音的一种技术，可以实现语音合成、语音替换等功能。
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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。
（1）[y,Fs] = audioread(filename)从指定filename，文件中读取数据并返回采样数据，y和对于该数据，Fs 的采样率。
（2）[y,Fs] = audioread(filename,samples)。
读取所选的范围的音频采样在文件中，samples在哪里一个向量形式[start,finish]。
（3）[y,Fs] = audioread(___,dataType)返回采样数据在数据范围对应dataType的'native'或'double'，及可以在以前的语法中包含的任何输入参数。
对zhangkun.wav进行采样，选用方式（1）。
程序如下：Fs=16000;[x,Fs]=audioread('D:\ai.wav');然后，画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析。
MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT的函数fft,其调用格式如下：y=fft(x,N);参数xn为被变换的时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn的长度时，fft函数自动在xn后面补零。
当N小于xn的长度时，fft函数计算xn 的前N个元素，忽略其后面的元素。
在本次设计中，利用fft对语音信号进行快速傅里叶变换，即可以得到信号的频谱特性。
其程序如下：figure(1)subplot(2,1,1)plot(x,'b');title('原始语音信号的时域波形')N=length(x);n=0:N-1;q=n*2^pi/N;y=fft(x,N);subplot(2,1,2)plot(q/pi,abs(y),'b');title('原始语音信号频谱分析')%sound(x,Fs)图1 原始信号波形及频谱3.3原始语音信号加噪由于条件有限，找不到适当频率的噪声源，所以采用白噪声。
MATLAB中产生高斯白噪声非常方便，直接用randn函数产生高斯分布序列。
randn函数有两种基本调用格式：randn(n)和randn（m,n）,前者产生n×n服从标准高斯分布的随机数矩阵，后者产生m×n的随机数矩阵。
实际选用randn（m,n）函数。
语音信号添加噪声及其频谱分析的主要程序如下：Noise=zeros(N,2);Noise=0.01*randn(N,2);Si=x+Noise;figure(2)subplot(2,1,1)plot(Si,'b');title('原始语音信号加噪时域波形');sound(Si);S=fft(Si);subplot(2,1,2)plot(q/pi,abs(S),'b')title('原始语音信号加噪频谱分析');程序结果如下图：图2 语音信号添加噪声及其频谱分析3.4设计滤波器用窗函数法设计FIR滤波器的步骤如下：（1）根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择串窗数类型（矩形窗、三角窗、汉宁窗、哈明窗、凯塞窗等），并估计窗口长度N。
先按照阻带衰减选择窗函数类型。
原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣的窗函数。
（2）构造希望逼近的频率响应函数。
（3）计算h(n)。
（4）加窗得到设计结果。
MATLAB信号处理工具箱提供了两个函数进行FIR数字滤波器的设计，分别为fir1和fir2。
可以用来设计具有标准频率响应的FIR数字滤波器。
这里采用fir1函数设计kaiser凯塞窗低通滤波器，fir1调用格式如下：b=fir1(n,Wn,window);参数window用来制定所用的窗函数的类型，其长度为n+1。
默认时自动认为window为汉宁窗。
在这里window应为kaiser根据语音信号的特点给出低通滤波器的技术指标设计低通滤波器指标为：fp=700Hz，fs=800Hz，，,Ap=1dB,As=30dB,采样频率16000Hz。
滤波器程序如下：fp=700;fs=800;rs=40;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;Bt=ws-wp;alph=0.5842*(rs-21)^0.4+0.07886*(rs-21);M=ceil((rs-8)/2.285/Bt);wc=(wp+ws)/2/pi;hn=fir1(M,wc,kaiser(M+1,alph));凯塞窗滤波器频率响应图如下：图3 凯塞窗滤波器频率响应滤波前后语音信号时域波形对比：图4 滤波前后语音信号时域波形对比滤波前后语音信号频谱图对比：图5 滤波前后语音信号频谱图对比滤波前后声音回放结果发现噪声被滤除还原之前没有噪声污染的语音信号。
3.5 MATLAB语音信号处理界面设计MATLAB提供了强大的集成GUI开发环境，图形用户界面（graphical user interfaces，GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象(objects)构成的一个用户界面。
用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化。
在MATLAB中GUI是一中包含多种对象的图形窗口，并为GUI开发者提供一个方便高效的集成开发环境GUIDE。
GUIDE主要是一个界面设计工具集，MATLAB将所有GUI支持度控件都集成在这个环境中，并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法。
通过设计，界面如下图所示：图6 语音信号处理界面界面功能介绍：（1）原始语音信号的时域及频谱波形显示，原始语音信号的播放。
运行结果如下：图7 原始信号GUI界面显示（2）滤波后语音信号的时域及频谱波形显示，语音信号的播放。
运行结果如下：图8 滤波后信号GUI界面显示（3）凯塞窗滤波器频率响应曲线显示。
运行结果如下所示：图9 凯塞窗频率响应曲线（4）退出语音处理系统界面。
3.6 利用C语言得出声音带宽利用VC++6.0软件编写FFT的C语言程序变换。
输入数字1,2,3,4,5,6,7,8，求解其快速傅里叶变换，运行结果与MATLAB运算结果一致，说明FFT的程序是正确的。
运行截图如下：图10 C语言8点FFT结果图图11 MATLAB8点FFT结果图通过MATLAB自身声音的采样1024点，并通过C语言FFT变换，通过变换后的对变换后幅值的分析得出自己的声音带宽。
运行结果如下图所示：图10 声音带宽结果图四、调试结果结果调试结果如下图所示：图11 功能调试结果图五、结论通过对有噪声语音信号的分析与处理，进一步加深了对数字信号处理的学习，作为存储于计算机中的语音信号，其本身就是离散化了的向量，只需将这些离散的量提取出来，就可以对其进行处理了。
这一过程的实现，用到了处理数字信号的强有力工具MATLAB。
通过MATLAB里几个命令函数的调用，很轻易的在实际语音与数字信号的理论之间搭了一座桥。
在处理过程中自己学会了通过MATLAB对语音信号进行采样和利用MATLAB 信号处理箱快速傅里叶变换等函数对语音信号进行频谱分析。
在滤波器的设计中，利用fir1函数设计了凯塞窗低通滤波器，同时进一步加深了滤波器的参数指标同滤波器的实现关系。
通过比较加噪前后，语音的频谱和语音回放，能明显的感觉到加入噪声后回放的声音与原始的语音信号有很大的不同,前者随较尖锐的干扰啸叫声。
从含噪语音信号的频谱图中可以看出含噪声的语音信号频谱,在整个频域范围内分是布均匀。
在MATLAB界面设计过程中，学会了GUIDE界面设计的使用方法，了解到每个控件与整体功能的实现方法，增加了自身对MATLAB的了解。
在C语言实现快速傅里叶变换过程中，自己对fft的计算过程又有了更进一步的学习，同时也增强了自己的C语言编程能力。
通过这次大作业，开拓视角，收获颇丰！参考文献[1] 高西全，丁玉美．数字信号处理．第3版．北京：西安电子科技大学出版社，2008[2] 阮文武. Matlab在信号与系统中的应用[M]. 清华大学出版社, 2012.[3] 张德丰, 杨文茵. MATLAB工程应用仿真[J]. 2012.[4] 张威．MATLAB基础与编程入门．西安：西安电子科技大学出版社，2006[5] 周利清，苏菲．数字信号处理基础．北京：北京邮电大学出版社，2005。