基于MATLAB的语音信号处理系统的设计

目 录
摘 要 I
Abstract II

1 绪论 1
2 语音信号处理系统设计方案 2
2.1MATLAB的说明 2
2.2系统框架及实现流程图 2
2.2.1系统框架： 2
2.2.2系统流程图： 3
2.3语音信号处理相关原理知识 3
2.3.1语音信号的录入与打开 3
2.3.2采样位数和采样频率 3
2.3.3时域信号的FFT分析 4
2.3.4数字滤波器设计原理 4
3 语音信号处理系统设计实例 5
3.1图形用户界面的设计 5
3.2语音信号读取与播放 5
3.3语音信号变频 6
3.4语音信号变幅 8
3.5对语音信号进行傅里叶变换 9
3.6设计滤波器 10
3.6.1FIR低通滤波器设计 10
3.6.2FIR高通滤波器设计 11
3.6.3IIR低通滤波器设计 12
3.6.4IIR高通滤波器设计 13
3.7对语音信号进行滤波 15
3.7.1FIR低通滤波器滤波 15
3.7.2IIR低通滤波器滤波 17
3.7.3FIR高通滤波器滤波 19
3.7.4IIR高通滤波器滤波 21
结语 24
参考文献 25
致谢 26
2语音信号处理系统设计方案
2.1MATLAB的说明
MATLAB是矩阵实验室的简称，是由MathWorks公司出品的能进行算法开发、数据分析以及数值计算和数据可视化的高级技术语言和交互式环境的商业数学软件，它主要包括MATLAB和Simulink。
MATLAB集成了数值分析、矩阵运算、科学数据可视化、非线性系统动态建模与仿真等，集成到一个易于使用的Windows环境中。MATLAB系统由五部分组成：桌面工具和开发环境，图形处理，数字函数库，以及语言和外部接口。桌面工具包括MATLAB桌面、命令窗口、工作区文件浏览器、代码分析器和浏览帮助及编辑器和调试器。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘图功能、数据算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要用于工程计算、信号处理与通信、及图像处理和信号检测等领域。

2.2系统框架及实现流程图
2.2.1系统框架：
1 语音信号的采集：
在本课题中所采集的语音信号是从网络上下载的一段WAV格式的音频。
2.GUI界面的设计：
在本课题中只需用简单的按钮来实现即可，达到点击哪个按钮就会实现哪个功能。
3.滤波器的设计：在本课题中利用MATLAB相关函数，设计了FIR低通滤波、FIR高通滤波和IIR低通滤波与IIR高通滤波四种滤波器并画出其波形。
3 语音信号的处理：
（1）信号的变频：在本课题中对语音信号进行二倍变频，并播放二倍变频后的声音。
（2）信号的变幅：在本课题中对语音信号进行八倍变幅，并播放八倍变幅后的声音。
（3）信号的傅里叶变换：信号的傅氏表示在信号的分析与处理过程中起着非常重要的作用。对于线性系统来说它可以很直接地表明其对正弦或复指数和的响应。所以傅氏分析方法能非常妥善地解决许多信号分析和处理各种问题。
（4）信号的滤波：在本课题中采用FIR低通滤波、FIR高通滤波和IIR低通滤波与IIR高通滤波四种滤波方式，并保存和播放四种滤波后的语音。

fp=1200;fs=1500;As=120;Fs=22050;     %确定技术指标 
wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs;          %求归一化频率 
wo=ws-wp;                          %求过渡带 
beta=0.1102*(As-0.87);                %求凯泽窗函数参数 
N=ceil((As-8)/2.285/wo);               %由过渡带决定N的值 
wc=(wp+ws)/2/pi;
b=fir1(N,wc,kaiser(N+1,beta));   
[Hw,w]=freqz(b,1); 
figure(1);
plot(w*Fs/2/pi,20*log10(abs(Hw)));     %绘制频率响应曲线 
grid ; 
title('FIR低通滤波器');
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