基于聲卡的數(shù)字濾波技術(shù)的研究

1、語音信號濾波處理MRYANG（電子信息工程系指導(dǎo)教師：余尤好）摘要摘要：語音信號濾波處理是研究用數(shù)字信號處理技術(shù)和語音學(xué)知識對語音信號進行處理的新興的學(xué)科，是目前發(fā)展最為迅速的信息科學(xué)研究領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。通過語音傳遞信息是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息形式。Matlab語言是一種數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的計算機應(yīng)用軟件，它可以將聲音文件變換為離散的數(shù)據(jù)文件，然后利用其強大的矩陣運算能力處理數(shù)據(jù)，如數(shù)字濾波、傅里葉變換

2、、時域和頻域分析、聲音回放以及各種圖的呈現(xiàn)等，它的信號處理與分析工具箱為語音信號分析提供了十分豐富的功能函數(shù)，利用這些功能函數(shù)可以快捷而又方便地完成語音信號的處理和分析以及信號的可視化，使人機交互更加便捷。信號處理是Matlab重要應(yīng)用的領(lǐng)域之一。本設(shè)計通過錄制一段語音，對其進行了時域分析，頻譜分析分析語音信號的特性。并應(yīng)用matlab平臺對語音信號進行加噪然后再除去噪聲，進一步設(shè)計兩種種濾波器即高通濾波器、帶通濾波器，基于這兩種濾波器

3、設(shè)計原理，對含加噪的語音信號進行濾波處理。最后對比濾波前后的語音信號的時域和頻域特性，回放含噪語音信號和去噪語音信號。論文從理論和實踐上比較了不同數(shù)字濾波器的濾波效果。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：Matlab；語音信號；信號處理；傅里葉變換；濾波器1緒論1.1課題研究的背景通過語音傳遞倍息是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息的形式。語言是人類持有的功能，聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信息的最主要的手段。因此，語音信號是人們構(gòu)成思想疏通和

4、感情交流的最主要的途徑。并且，由于語言和語音與人的智力活動密切相關(guān)，與社會文化和進步緊密相連，所以它具有最大的信息容量和最高的智能水平?，F(xiàn)在，人類已開始進入了信息化時代，用現(xiàn)代手段研究語音信號，使人們能更加有效地產(chǎn)生、傳輸、存儲、獲取和應(yīng)用語音信息，這對于促進社會的發(fā)展具有十分重要的意義。讓計算機能聽懂人類的語言，是人類自計算機誕生以來夢寐以求的想法。隨著計算機越來越向便攜化方向發(fā)展，隨著計算環(huán)境的日趨復(fù)雜化，人們越來越迫切要求擺脫鍵盤

5、的束縛而代之以語音輸人這樣便于使用的、自然的、人性化的輸人方式。作為高科鼓應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點，語音信號采集與分析從理論的研究到產(chǎn)品的開發(fā)已經(jīng)走過了幾十個春秋并且取得了長足的進步。它正在直接與辦公、交通、金融、公安、商業(yè)、旅游等行業(yè)的語音咨詢與管理工業(yè)生產(chǎn)部門的語聲控制，電話、電信系統(tǒng)的自動撥號、輔助控制與查詢以及醫(yī)療衛(wèi)生和福利事業(yè)的生活支援系統(tǒng)等各種實際應(yīng)用領(lǐng)域相接軌，并且有望成為下一代操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的用戶界面?？梢?，語音信號采集與

6、分析的研究將是一項極具市場價值和挑戰(zhàn)性的工作。我們今天進行這一領(lǐng)域的研究與開拓就是要Mryang語音信號濾波處理2MATLAB是美國MathWks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分[4]。MATLAB在現(xiàn)實中應(yīng)用很廣泛，如今隨處可見，在各個領(lǐng)域都是有廣泛的使用。MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLabaty）的簡稱，和M

7、athematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)TRAN等語言完相同的事情簡捷得

8、多，并且mathwk也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)TRAN，C，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。2語音信號處理的語音信號處理的設(shè)計原理設(shè)計原理2.1語音信號的采集在MATLAB軟件平臺下，利用函數(shù)wavread（）對語音

9、信號采集，并記錄采樣頻率和采樣點數(shù)。將語音信號轉(zhuǎn)換成計算機能夠運算的有限長序列。wavread函數(shù)的調(diào)用格式如下：y=wavread(file)讀取file所規(guī)定的wav文件，返回采樣值放在向量y中。[yfs]=wavread(file)采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率（Hz）。2.2用FFT作譜分析FFT即快速傅立葉變換，它是從DFT運算中發(fā)展起來的，利用系數(shù)的對稱性和周期性減少運nkNW算量。長度為N的序列直接計算DFT需要次復(fù)