基于matlab的語音信號(hào)采集與處理

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1、工程設(shè)計(jì)論文題目：基于MATLAB的語音信號(hào)采集與處理姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：一.選題背景1、實(shí)踐意義：語音信號(hào)是一種非平穩(wěn)的時(shí)變信號(hào)，它攜帶著各種信息。在語音編碼、語音合成、語音識(shí)別和語音增強(qiáng)等語音處理中無一例外需要提取語音中包含的各種信息。語音信號(hào)分析的目的就在于方便有效地提取并表示語音信號(hào)所攜帶的信息。所以理解并掌握語音信號(hào)的時(shí)域和頻域特性是非常重要的。通過語音相互傳遞信息是人類最重要的基本功能之一.語言是人類特有的功能.聲音是人類常用工具,是相互傳遞信息的最重要的手段.雖然,人可以通過多種手段獲得外界

2、信息,但最重要,最精細(xì)的信息源只有語言,圖像和文字三種.與用聲音傳遞信息相比,顯然用視覺和文字相互傳遞信息,其效果要差得多.這是因?yàn)檎Z音中除包含實(shí)際發(fā)音內(nèi)容的話言信息外,還包括發(fā)音者是誰及喜怒哀樂等各種信息.所以,語音是人類最重要,最有效,最常用和最方便的交換信息的形式.另一方面,語言和語音與人的智力活動(dòng)密切相關(guān),與文化和社會(huì)的進(jìn)步緊密相連,它具有最大的信息容量和最高的智能水平。語音信號(hào)處理是研究用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行處理的一門學(xué)科,處理的目的是用于得到某些參數(shù)以便高效傳輸或存儲(chǔ);或者是用于某種應(yīng)用,如

3、人工合成出語音,辨識(shí)出講話者,識(shí)別出講話內(nèi)容,進(jìn)行語音增強(qiáng)等.??語音信號(hào)處理是一門新興的學(xué)科,同時(shí)又是綜合性的多學(xué)科領(lǐng)域,是一門涉及面很廣的交叉學(xué)科.雖然從事達(dá)一領(lǐng)域研究的人員主要來自信息處理及計(jì)算機(jī)等學(xué)科.但是它與語音學(xué),語言學(xué),聲學(xué),認(rèn)知科學(xué),生理學(xué),心理學(xué)及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等許多學(xué)科也有非常密切的聯(lián)系.?語音信號(hào)處理是許多信息領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)之一,是目前發(fā)展最為迅速的信息科學(xué)研究領(lǐng)域中的一個(gè).語音處理是目前極為活躍和熱門的研究領(lǐng)域,其研究涉及一系列前沿科研課題,巳處于迅速發(fā)展之中;其研究成果具有重要的學(xué)術(shù)及應(yīng)用

4、價(jià)值.數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、抽樣、變換、綜合、估值與識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的。它在語音、雷達(dá)、圖像、系統(tǒng)控制、通信、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、度快等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器,是數(shù)字信號(hào)處理中及其重要的一部分。隨著信息時(shí)代和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。?shù)字濾波器可以通過數(shù)值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)濾波，所以數(shù)字濾波器處理精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活不存在阻抗匹配問題，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的特

5、殊功能。數(shù)字濾波器種類很多，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即有限沖激響應(yīng)(FIR，F(xiàn)initeImpulseResponse)濾波器和無限沖激響應(yīng)(IIR，InfiniteImpulseResponse)濾波器。FIR濾波器結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，系統(tǒng)函數(shù)H(z)在處收斂，極點(diǎn)全部在z=0處（因果系統(tǒng)），因而只能用較高的階數(shù)達(dá)到高的選擇性。FIR數(shù)字濾波器的幅頻特性精度較之于IIR數(shù)字濾波器低，但是線性相位，就是不同頻率分量的信號(hào)經(jīng)過fir濾波器后他們的時(shí)間差

6、不變，這是很好的性質(zhì)。FIR數(shù)字濾波器是有限的單位響應(yīng)也有利于對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理，便于編程，用于計(jì)算的時(shí)延也小，這對(duì)實(shí)時(shí)的信號(hào)處理很重要。FIR濾波器因具有系統(tǒng)穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)相位控制，允許設(shè)計(jì)多通帶（或多阻帶）濾波器等優(yōu)點(diǎn)收到人們的青睞[1]。IIR濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。IIR濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)通常由延時(shí)、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算組成，可以組合成直接型、正準(zhǔn)型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反饋回路。同時(shí)，IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)上可以借助成熟的模擬濾波器的成果，如巴特沃斯濾波器等。2、語音信號(hào)在

7、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀語音信號(hào)處理是研究用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和語音學(xué)知識(shí)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)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。?60年代之前的發(fā)展主要有：1876年Bell發(fā)明電話，1939年H.Dudley研制成功第一個(gè)聲碼器，1942年Bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了語譜儀，1948年美國(guó)Haskin實(shí)驗(yàn)室研制成功“語圖回放機(jī)”，1952年Bell實(shí)驗(yàn)室研制成能識(shí)別十個(gè)英語數(shù)字的識(shí)別器。60年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，語音信號(hào)處理技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)取代了硬件研制的傳統(tǒng)做法。各種突

8、破性的思想不斷涌現(xiàn)。20世紀(jì)60年代中期形成的一系列數(shù)字信號(hào)處理的理論和算法，如數(shù)字濾波器、快速傅立葉變換（FFT）等是語音信號(hào)數(shù)字處理的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，主要的有Martin等人為郵局研制了郵政編碼閱讀機(jī)。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，語音信號(hào)處理取得了重大的進(jìn)展：進(jìn)入70年代之后，提出了用于語音信號(hào)的信息壓縮和特征提取的線性預(yù)測(cè)技術(shù)（LPC），并已成為語音信號(hào)處理最強(qiáng)有力