声音延时与混响解读Word文件下载.docx

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2.3延时5

2.4时域分析6

2.5频域分析6

2.6离散傅立叶变换7

2.7滤波器设计8

2.7.1特殊滤波器的系统函数：

8

2.7.2滤波函数filter8

3声音的延时与混响仿真的方案设计9

4运行结果与分析10

4.1原始信号时域与频域波形图10

4.2采样后语音信号时域与频域波形图11

4.3信号延时时域与频域波形图12

4.4信号混响后时域与频域波形图13

4.5单回声滤波器波形图14

4.6多重回声滤波器波形图15

4.7无限回声滤波器波形图16

4.8全通滤波器波形图17

5总结18

参考文献19

附录20

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。

数字信号处理（DigitalSignalProcessing）技术，从20世纪60年代以来，随着计算机科学和信息科学发展，数字处理技术应运而生并得以快速发展。

语言是人们进行信息沟通的主要方式之一，它具有直接、自然、方便等优点。

语音则是语言的物理层表达方式。

语音处理主要是对语音进行机器处理，以达到传输、自动识别、机器理解等目的。

进行了语音处理过程的滤波、采样、傅立叶变换和谱包络提取的算法实现研究，讨论了在算法的DSP实现方法。

Matlab语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言,Matlab功能强大、简单易学、编程效率高。

特别是Matlab还具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。

本课程设计基于Matlab分析wav声音文件频谱与声音的关系。

通过采集个人的一段声音进行频谱分析等处理，然后设计数字滤波器处理这个原始声音的wav文件,并比较滤波以后输出声音信号与原声音信号的异同。

关键词:

matlab语音信号延时混响滤波器MATLAB语言频谱分析

Abstract

Speechsignalprocessingisthestudyofdigitalsignalprocessingtechnologyandphoneticsknowledgeofthevoicesignalprocessingoftheemergingdiscipline,isoneofthecoretechnologyofthefastestgrowingfieldofscientificresearch.Voicetransmissionofinformationishumanisthemostimportantandeffectiveexchangeofinformationintheformmostcommonlyusedandmostconvenient.

TheMatlablanguageisaverypowerfulcomputerapplicationsoftwareinadataanalysisandprocessingfunctions,itcantransformthesoundfilesfordiscretedatafiles,andthenuseitspowerfulmatrixoperationscapableofhandlingdata,suchasdigitalfiltering,Fouriertransform,domainandfrequencydomainanalysis,voiceplayback,aswellasavarietyofmapshowingthesignalprocessingandanalysistoolkitforspeechsignalanalysisprovidesaveryrichfeaturefunction,theuseofthesefeaturesfunctioncanquickandeasilycompletedthespeechsignalprocessingandanalysisandsignalvisualization,makecomputerinteractionmoreconvenient.ThesignalprocessingisoneofthetheMatlabimportantfieldofapplication.

ThiscourseisdesignedbasedonMatlabanalysisofthespectrum,therelationshipbetweensoundofwavsoundfiles.Throughthecollectionofindividualsasoundspectrumanalysis,processing,andthendesignthedigitalfilter,theoriginalsoundwavfiles,andcomparesimilaritiesanddifferencesoftheoutputaudiosignalwiththeoriginalsoundsignalafterthefilter.

Keywords:

matlabvoicesignaldelayreverbfilter

1任务与要求

1.1课程设计的任务

这次综合课程设计，是利用MATLAB软件对声音信号进行一系列的处理。

主要要做的任务有一下几点：

（1）利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s左右，并对录制的信号进行采样。

（2）语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。

（3）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。

（4）设计几种特殊类型的滤波器：

单回声滤波器，多重回声滤波器，无限个回声滤波器，全通结构的混响器，并画出滤波器的频域响应。

（5）用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波。

（6）分析得到信号的频谱，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。

（7）回放语音信号。

1.2课程设计的要求

这次课程设计是为了培养我们的学习能力和处理能力，所以对这次的课设有如下的几点要求：

（1）熟悉离散信号和系统的时域特性。

（2）熟悉语音信号的特点。

（3）掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。

（4）掌握序列快速傅里叶变换方法。

（5）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。

（6）掌握MATLAB设计各种数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方法。

1.3课题背景及意义

数字信号处理主要是研究用数字或符号序列表示和处理信号。

处理的目的可以是削弱信号中的多余内容，滤除混杂的噪声和干扰，或者是将信号变换为容易分析和识别的形式，便于估计和选择它的特征参数。

语音信号分析是语音信号处理的前提和基础，只有分析出可表示语音信号本质特征的参数，才有可能利用这些参数进行高效的语音通信、语音合成和语音识别等处理。

而且，语音合成的音质好坏，语音识别率的高低，也都取决于对语音信号分桥的准确性和精确性。

因此语音信号分析在语音信号处理应用中具有举足轻重的地位。

根据所分析出的参数的性质的不同，可将语音信号分析分为时域分析、频域分析、倒领域分析等；

时域分析方法具有简单、计算量小、物理意义明确等优点，但由于语音信号最重要的感知特性反映在功率谱中，而相位变化只起着很小的作用，所以相对于时域分析来说频域分析更为重要。

本文将简要介绍时域分析、频域分析。

声音信号是一维连续信号,而计算机只能处理离散信号。

为了从离散信号还原连续信号,根据采样定理,可以确定采样频率的最小值。

wav文件是一种数字声音文件格式,本课程设计基于Matlab分析了wav声音文件频谱与声音的关系。

语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。

通过语言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，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。

语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。

近年来,随着计算机及大规模数字集成电路的迅速发展,语音数字信号处理得到了相应的发展。

语音信号分析模拟、语音合成、语音识别等的研究已较成熟。

、各种声码器、声控器、语声识别系统、语声合成器等已逐渐有商品出现。

2原理分析

2.1语音信号的采样

（1）采样频率

采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。

采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。

这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。

（2）采样位数

采样位数即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。

采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。

采样位数和采样率对于音频接口来说是最为重要的两个指标，也是选择音频接口的两个重要标准。

无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。

每增加一个采样位数相当于力度范围增加了6dB。

采样位数越多则捕捉到的信号越精确。

对于采样率来说你可以想象它类似于一个照相机，44.1kHz意味着音频流进入计算机时计算机每秒会对其拍照达441000次。

显然采样率越高，计算机摄取的图片越多，对于原始音频的还原也越加精确。

（3）采样定理

在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fsmax大于信号最高频率fmax的2倍时，即：

fsmax>

=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍，采样定理又称奈奎斯特定理。

1924年奈奎斯特（Nyquist）就推导出：

在理想低通信道的最大码元传输速率=2W*log2N（其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度）。

2.2混响

声音是通过媒质传入人的听觉器官的。

媒质，既是声音的传播