【完整版】聲音的延時(shí)和混響仿真_畢業(yè)論文任務(wù)書

1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級： 通信0906班指導(dǎo)教師：黃錚工作單位:信息工程學(xué)院題目：聲音的延時(shí)和混響仿真初始條件：MATLAB軟件，電腦要求完成的主要任務(wù)：1. 錄制一段自己的語音信號，時(shí)間控制在1s左右，并對錄制的信號進(jìn)行采樣。語音信號的頻譜分析，畫出采樣后語音信號的時(shí)域波形和頻譜圖。2. 將信號加入延時(shí)和混響，并與原始信號頻譜進(jìn)行比較。3. 設(shè)計(jì)單回聲濾波器，多重回聲濾波器，無限個(gè)回聲濾波器，全通結(jié)構(gòu)的混響器，并畫出濾波 器的頻域響應(yīng)。用濾波器對語音信號進(jìn)行濾波。畫出濾波后信號的時(shí)域波形和頻譜，并對濾波前后 的信號進(jìn)行對比，分析信號

2、的變化。4. 回放語音信號。時(shí)間安排：序號階段內(nèi)容所需時(shí)間1查閱資料2天2各部分編程3天4調(diào)試程序2天5GUI設(shè)計(jì)3天答辯1天合計(jì)11天指導(dǎo)教師簽名:2012年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名:2012年 月 日ii摘要數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing技術(shù)，從20世紀(jì)60年代以來，隨 著計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)發(fā)展，數(shù)字處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得以快速發(fā)展。語言是人們進(jìn)行信息溝通的主要方式之一，它具有直接、自然、方便等優(yōu)點(diǎn)。語音 則是語言的物理層表達(dá)方式。語音處理主要是對語音進(jìn)行機(jī)器處理，以達(dá)到傳 輸、自動(dòng)識別、機(jī)器理解等目的。進(jìn)行了語音處理過程的濾波、采樣、傅立葉 變換

3、和譜包絡(luò)提取的算法實(shí)現(xiàn)研究，討論了在算法的DSP實(shí)現(xiàn)方法，Matlab語言是一種廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級語言Matlab功能強(qiáng)大、簡單易學(xué)、編程效率高。特別是Matlab還具有信號分析工具箱，不需具備很強(qiáng)的編程能力，就可以很方便地進(jìn)行信號分析、處理和設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞語音信號處理 MATLAB語言濾波器頻譜分析 GUI2AbstractDigital Signal Processing(Digital Signal Processing)technologyfrom the 1960s,along with the development of computer science a

4、nd information science, digital processing techniques of people to one of the main, it . Voice processing machines mainly for voice processing, in order to achieve transmission, automatic recognition, machine understanding of other purposes. For voice processing filtering, sampling, Fourier transfor

5、m and spectral envelope extraction algorithm research, discusses the implementation of DSP algorithms, Matlab language is a widely used engineering calculation and numerical analysis of the field of new , programming and easily carry out signal analysis, processing and designKeywords Speech signal p

6、rocessing Spectral analysis of MATLAB Filter Spectrum analysis Graphical User Interface摘要 IABSTRACT II1.引言 51.1簡介 51.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 62設(shè)計(jì)原理 72.1語音信號的采樣 72.2時(shí)域分析 72.3頻域分析 82.4延時(shí) 82.5混響 92.6濾波器的設(shè)計(jì) 102.7圖形用戶界面的設(shè)計(jì) 103設(shè)計(jì)步驟 123.1總體設(shè)計(jì)流程圖 123.2詳細(xì)設(shè)計(jì) 133.2.1語音的錄制 133.2.2原始信號 133.2.3 延時(shí) 143.2.4 混響 153.2.5單回聲濾波器 173.2

7、.6 多回聲濾波器 183.2.7無限回聲濾波器 193.2.8 全通濾波器 214圖形用戶界面的設(shè)計(jì) 234.1 GUI布局 234.2設(shè)置屬性 234.3 編程 244.4運(yùn)行結(jié)果 245總結(jié) 2參考文獻(xiàn) 3附錄 491.引言1.1簡介數(shù)字信號處理主要是研究用數(shù)字或符號序列表示和處理信號。處理的目的 可以是削弱信號中的多余內(nèi)容，濾除混雜的噪聲和干擾，或者是將信號變換為 容易分析和識別的形式，便于估計(jì)和選擇它的特征參數(shù)。語音信號分析是語音信號處理的前提和基礎(chǔ)，只有分析出可表示語音信號 本質(zhì)特征的參數(shù)，才有可能利用這些參數(shù)進(jìn)行高效的語音通信、語音合成和語 音識別等處理。而且，語音合成的音質(zhì)好壞

8、，語音識別率的高低，也都取決于 對語音信號分橋的準(zhǔn)確性和精確性。因此語音信號分析在語音信號處理應(yīng)用中 具有舉足輕重的地位。根據(jù)所分析出的參數(shù)的性質(zhì)的不同，可將語音信號分析 分為時(shí)域分析、頻域分析、倒領(lǐng)域分析等；時(shí)域分析方法具有簡單、計(jì)算量小、 物理意義明確等優(yōu)點(diǎn)，但由于語音信號最重要的感知特性反映在功率譜中，而 相位變化只起著很小的作用，所以相對于時(shí)域分析來說頻域分析更為重要。本 文將簡要介紹時(shí)域分析、頻域分析。聲音信號是一維連續(xù)信號，而計(jì)算機(jī)只能處理離散信號。為了從離散信號還 原連續(xù)信號,根據(jù)采樣定理,可以確定采樣頻率的最小值。wav文件是一種數(shù)字聲 音文件格式,本課程設(shè)計(jì)基于Matlab分

9、析了 wav聲音文件頻譜與聲音的關(guān)系。 通過采集個(gè)人的一段聲音進(jìn)行頻譜分析等處理，然后設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器處理這個(gè) 原始聲音的wav文件,并比較濾波以后輸出聲音信號與原聲音信號的異同。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)：利用Windows下的錄音機(jī)或其他軟件，錄制一段自己的語音信號，時(shí)間 控制在1s左右，并對錄制的信號進(jìn)行采樣。(2) 語音信號的頻譜分析，畫出采樣后語音信號的時(shí)域波形和頻譜圖。(3) 將信號加入延時(shí)和混響，再分析其頻譜，并與原始信號頻譜進(jìn)行比較。(4) 設(shè)計(jì)幾種特殊類型的濾波器：單回聲濾波器，多重回聲濾波器，無限個(gè) 回聲濾波器，全通結(jié)構(gòu)的混響器，并畫出濾波器的頻域響應(yīng)。(5) 用自己設(shè)計(jì)的

10、濾波器對采集的語音信號進(jìn)行濾波。(6) 分析得到信號的頻譜，畫出濾波后信號的時(shí)域波形和頻譜，并對濾波前 后的信號進(jìn)行對比，分析信號的變化。(7) 回放語音信號。設(shè)計(jì)要求(1) 熟悉離散信號和系統(tǒng)的時(shí)域特性。(2) 熟悉語音信號的特點(diǎn)。(3) 掌握數(shù)字信號處理的基本概念，基本理論和基本方法。(4) 掌握序列快速傅里葉變換方法。(5) 學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)方法。(6) 掌握MATLAB設(shè)計(jì)各種數(shù)字濾波器的方法和對信號進(jìn)行濾波的方法2設(shè)計(jì)原理2.1語音信號的采樣(1) 采樣頻率采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、 音調(diào)，衡量聲卡、聲音文件的

11、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采樣頻率越高，即采樣的間隔時(shí)間越 短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也 越精確。這就是說采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(2) 采樣位數(shù)采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，用來衡量聲音波動(dòng)變化的參數(shù)，是指聲卡在 采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號的二進(jìn)制位數(shù)。采樣頻率是指錄音 設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對聲音信號的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實(shí)越 自然。采樣位數(shù)和采樣率對于音頻接口來說是最為重要的兩個(gè)指標(biāo)，也是選擇音 頻接口的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。無論采樣頻率如何，理論上來說采樣的位數(shù)決定了音 頻數(shù)據(jù)最大的力度范圍。每增加一個(gè)采樣位數(shù)相當(dāng)于力度范

12、圍增加了6dB。采樣位數(shù)越多則捕捉到的信號越精確。對于采樣率來說你可以想象它類似于一個(gè)照 相機(jī)，44.1kHz意味著音頻流進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)計(jì)算機(jī)每秒會(huì)對其拍照達(dá)441000次。顯然采樣率越高，計(jì)算機(jī)攝取的圖片越多，對于原始音頻的還原也越加精確。(3) 采樣定理在進(jìn)行模擬數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fsmax大于信號最高頻率fmax的2倍時(shí)，即：fsmax=2fmax則采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始 信號中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號最高頻率的510倍，采樣定理又稱奈奎斯特定理。1924年奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出：在理想低通信 道的最大碼元傳輸速率=2W*log2 N

13、(其中W是理想低通信道的帶寬,N是電平強(qiáng) 度)。2.2時(shí)域分析語音信號的時(shí)域分析就是分析和提取語音信號的時(shí)域參數(shù)。進(jìn)行語音分析 時(shí)，最先接觸到并且也是最直觀的是它的時(shí)域波形。語音信號本身就是時(shí)域信 號，因而時(shí)域分析是最早使用，也是應(yīng)用最廣泛的一種分析方法，這種方法直 接利用語音信號的時(shí)域波形。時(shí)域分析通常用于最基本的參數(shù)分析及應(yīng)用，如 語音的分割、預(yù)處理、大分類等。這種分析方法的特點(diǎn)是： 表示語音信號比較直觀、物理意義明確。 實(shí)現(xiàn)起來比較簡單、運(yùn)算且少。 可以得到語音的一些重要的參數(shù)。 只使用示波器等通用設(shè)備，使用較為簡單等。2.3頻域分析在MATLAB的信號處理工具箱中函數(shù)FFT和IFFT用

14、于快速傅立葉變換和逆 變換。下面介紹這些函數(shù)：(1) 函數(shù)FFT用于序列快速傅立葉變換。函數(shù)的一種調(diào)用格式為：y=fft(x)其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以為一向量或矩陣，若x為一向量，y 是x的FFT 0且和x相同長度。若x為一矩陣，則y是對矩陣的每一列向量進(jìn)行FFT。如果x長度是2的幕次方，函數(shù)fft執(zhí)行高速基-2FFT算法；否則fft執(zhí)行一種 混合基的離散傅立葉變換算法，計(jì)算速度較慢。(2) 函數(shù)FFT的另一種調(diào)用格式為：y=fft(x,N)式中，x，y意義同前，N為正整數(shù)。函數(shù)執(zhí)行N點(diǎn)的FFT。若x為向量且長度小于N，貝U函數(shù)將x補(bǔ)零至長度N。 若向量x的長度大于N，則函數(shù)截

15、短x使之長度為N。若x為矩陣，按相同方法對x 進(jìn)行處理。(3) 經(jīng)函數(shù)fft求得的序列y般是復(fù)序列，通常要求其幅值和相位。MATLAB 提供求復(fù)數(shù)的幅值和相位函數(shù)：abs, angle,這些函數(shù)一般和FFT同時(shí)使用。函數(shù)abs(x)用于計(jì)算復(fù)向量x的幅值，函數(shù)angle(x)用于計(jì)算復(fù)向量的相角， 以弧度表示。函數(shù)unwrap(p)用于展開弧度相位角p。(4) fftshift作用：將零頻點(diǎn)移到頻譜的中間用法：Y=fftshift(X) Y=fftshift(X，dim)描述：fftshift移動(dòng)零頻點(diǎn)到頻譜中間，重新排列fft,fft2和fftn的輸出結(jié)果。 將零頻點(diǎn)放到頻譜的中間對于觀察傅

16、立葉變換是有用的。2.4延時(shí)延時(shí)就是將音源延遲一段時(shí)間后，再欲播放的效果處理。依其延遲時(shí)間的 不同，可分別產(chǎn)生合唱、鑲邊、回音等效果。當(dāng)延遲時(shí)間在335ms之間時(shí)人耳感覺不到滯后音的存在，并且他與原音源 疊加后，會(huì)因其相位干涉而產(chǎn)生梳狀濾波效應(yīng)，這就是鑲邊效果。如果延遲 時(shí)間在50ms以上時(shí)，其延遲音就清晰可辨，此時(shí)的處理效果才是回音。回音處 理一般都是用于產(chǎn)生簡單的混響效果。延時(shí)、合唱、鑲邊、回音等效果的可調(diào)參數(shù)都差不多，具體有以下幾項(xiàng)：延時(shí)時(shí)間（Dly）,即主延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間調(diào)整。反饋增益（FB Gain），即延時(shí)反饋的增益控制。反饋高頻比（Hi Ratio），即反饋回路上的高頻衰減控制

17、。調(diào)制頻率（Freq）,指主延時(shí)的調(diào)頻周期。調(diào)制深度（Depth），指上述調(diào)頻電路的調(diào)制深度。高頻增益（HF），指高頻均衡控制。預(yù)延時(shí)（Ini Dly），指主延時(shí)電路預(yù)延時(shí)時(shí)間調(diào)整。均衡頻率（EQ F），這里的頻率均衡用于音色調(diào)整，此為均衡的中點(diǎn)頻率選 擇。由于延時(shí)產(chǎn)生的效果都比較復(fù)雜多變，如果不是效果處理專家，建議使用 設(shè)備提供的預(yù)置參數(shù)，因?yàn)檫@些預(yù)置參數(shù)給出的處理效果一般都比較好。2.5混響混響效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延時(shí)聲陣列非常密集、 復(fù)雜，所以模擬混響效果的程序也復(fù)雜多變。常見參數(shù)有以下幾種：混響時(shí)間：能逼真的模擬自然混響的數(shù)碼混響器上都有一套復(fù)雜的程序， 其上雖然

18、有很多技術(shù)參數(shù)可調(diào)，然而對這些技術(shù)參數(shù)的調(diào)整都不會(huì)比原有的效 果更為自然，尤其是混響時(shí)間。高頻滾降：此項(xiàng)參數(shù)用于模擬自然混響當(dāng)中，空氣對高頻的吸收效應(yīng)，以 產(chǎn)生較為自然的混響效果。一般高頻混降的可調(diào)范圍為0.11.0。此值較高時(shí),混響效果也較接近自然混響；此值較低時(shí)，混響效果則較清澈。擴(kuò)散度：此項(xiàng)參數(shù)可調(diào)整混響聲陣密度的增長速度，其可調(diào)范圍為010,其值較高時(shí)，混響效果比較豐厚、溫暖；其值較低時(shí)，混響效果則較空曠、冷 僻。預(yù)延時(shí)：自然混響聲陣的建立都會(huì)延遲一段時(shí)間，預(yù)延時(shí)即為模擬次效應(yīng) 而設(shè)置。聲陣密度：此項(xiàng)參數(shù)可調(diào)整聲陣的密度，其值較高時(shí)，混響效果較為溫暖， 但有明顯的聲染色；其值較低時(shí)，混

19、響效果較深邃，切聲染色也較弱。頻率調(diào)制：這是一項(xiàng)技術(shù)性的參數(shù)，因?yàn)殡娮踊祉懙穆曣嚸芏缺茸匀换祉?稀疏，為了使混響的聲音比較平滑、連貫，需要對混響聲陣列的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行 調(diào)制。此項(xiàng)技術(shù)可以有效的消除延時(shí)聲陣列的段裂聲，可以增加混響聲的柔和 感。調(diào)治深度：指上述調(diào)頻電路的調(diào)治深度。2.6濾波器的設(shè)計(jì)單回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：H(z)=1( 2-1)無限個(gè)回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：H(z)=1( 2-2)全通結(jié)構(gòu)的混響器的系統(tǒng)函數(shù)：H(z)= a z (-R)1a z*(-R)1(2-3)函數(shù)filter的調(diào)用格式為：y=filter(b,a,x) 于FIR濾波器。其中向量b和a分別表示系統(tǒng)函數(shù)的分子、分母

20、多項(xiàng)式的系數(shù)，若該格式采用數(shù)字濾波器對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，既可以用于IIR濾波器，也可以用a= 1，此時(shí)表示FIR濾波器，否則就是IIR濾波器。該函數(shù)是利用給出的向量b和a，對x中的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，結(jié)果放入向量y。2.7圖形用戶界面的設(shè)計(jì)GUI（Graphical User Interface）圖形用戶界面，是在圖形界面下安排顯示與用戶交互的組件元素，用戶可以只通過鍵盤、鼠標(biāo)和前臺界面下的組件發(fā)生交 互，而所有的計(jì)算、繪圖等內(nèi)部操作都封裝在內(nèi)部，提高了終端用戶使用 MATLAB程序的易用性。設(shè)計(jì)圖形用戶界面應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：簡單性（Simplicity）、一致性（Consistency 及習(xí)常性（F

21、amiliarity ）。（1）簡單性設(shè)計(jì)界面時(shí)，應(yīng)力求簡潔、直接、清晰地體現(xiàn)出界面的功能和特征。設(shè)計(jì) 的圖形界面要直觀，為此應(yīng)多采用圖形，而間量避免數(shù)值。設(shè)計(jì)界面應(yīng)間量減 少窗口數(shù)目，力避在不同窗口之間進(jìn)行來回切換。（2）致性所謂一致性有兩層含義：一是讀者自己開發(fā)的界面風(fēng)格要盡量一致；二是 新設(shè)計(jì)的界面要與其他已有的界面的風(fēng)格不要截然向左。（3）習(xí)常性設(shè)計(jì)界面時(shí)，應(yīng)盡量使用人們所熟悉的標(biāo)志與符號。用戶可以根據(jù)熟悉標(biāo) 志作出正確猜測，自學(xué)入門。（4）其他考慮因素注意界面的動(dòng)態(tài)性能。如界面對用戶操作的響應(yīng)要迅速（Immediate）、連續(xù)（Continou ;對持續(xù)時(shí)間較長的運(yùn)算，要給出等待時(shí)間

22、提示，并允許用戶中斷 運(yùn)算。圖形用戶界面的制作包括界面設(shè)計(jì)和程序?qū)崿F(xiàn)。具體制作步驟如下：（1）分析界面所要求實(shí)現(xiàn)的主要功能，明確設(shè)計(jì)任務(wù)；（2）在稿紙上繪出界面草圖，并站在使用者的角度來審查草圖；（3）按構(gòu)思的草圖，上機(jī)制作靜態(tài)界面，并檢查之；（4）編寫界面動(dòng)態(tài)功能的程序，對功能進(jìn)行逐項(xiàng)檢查。3設(shè)計(jì)步驟3.1總體設(shè)計(jì)流程圖26圖3-1總體設(shè)計(jì)流程圖3.2詳細(xì)設(shè)計(jì)3.2.1語音的錄制運(yùn)行程序，錄制語音文件，文件名為sound.wav程序：%獲取錄音文件pausefs=44100;%聲音的采樣頻率為44.1Khzduration=3;%錄音時(shí)間為3sfprintf(按任意鍵開始錄音1： n);pa

23、usefprintf(錄音中 n);sd仁wavrecord(duration*fs,fs); % 采樣數(shù)為 132300,保存文件名為 sd1.wav fprintf(放音中 n);wavplay(sd1,fs);fprintf(錄音1播放完畢。n);wavwrite(sd1,fs,sound1.wav); %將錄音文件保存為 WAV格式的聲音文件322原始信號讀取聲音,畫出采樣后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回放采樣語音信號。 程序：x1,fs,bits=wavread(D:sound1.wav);% 讀取信號，采樣值放在向量 x中，fs%只取單聲道表示采樣頻率(Hz), bits表示采樣

24、位數(shù)x1=x1(:,1);sound(x1,fs);figure;Subplot(211);plot(xl);title(原始語音信號的時(shí)域圖);grid on;xlabel(時(shí)間 n);ylabel(音量 n); y1=fft(x1);y1=fftshift(y1);derta_fs = fslength(xl);Subplot(212);plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(y1); title(原始語音信號的頻譜);grid on;運(yùn)行結(jié)果：%對聲音的回放%做原始語音信號的時(shí)域圖形% 做length(x1)點(diǎn)的 FFT%平移，是頻率中心為0%設(shè)置頻譜的間

25、隔，分辨率%畫出原始語音信號的頻譜圖由頻譜可看出頻率圖3-2原始語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖結(jié)果分析：采樣點(diǎn)數(shù)為132300,與時(shí)域波形結(jié)果吻合,較集中，有一點(diǎn)高頻分量，是由于噪聲的干擾引起的。3.2.3延時(shí)對原始語音信號延時(shí)2000,畫出延時(shí)后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回放延時(shí)后的語音信號。程序：%延時(shí)的信號x1,fs,bits=wavread(D:sound1.wav); x1=x1(:,1);z=zeros(2000,1);x1;sound(z,fs);figure(2); Subplot(211);plot(z);title(延時(shí)后的信號時(shí)域圖);grid on; z=fft(x1)

26、;%只取單聲道%對聲音延時(shí)2000%畫出延時(shí)后的信號時(shí)域圖% 做length(x1)點(diǎn)的 FFT%平移，是頻率中心為0z=fftshift(z);derta_fs = fslength(z);%設(shè)置頻譜的間隔，分辨率Subplot(212);亠.J.2-1012x 100-334plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(z);%畫出延時(shí)后的信號頻譜圖 title(延時(shí)后的信號頻譜圖);grid on;延時(shí)后的信號頻譜圖2000圖3-3延時(shí)后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，時(shí)域波形向右平移，頻譜無變化。3.2.4混響

27、調(diào)整原始采樣信號的長度，將其與延時(shí)信號相加，就得到混響。畫出混響 后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回放延時(shí)后的語音信號。程序：%混響后信號x,fs,bits=wavread(D:sound1.wav);% 讀取語音信號x=x(:,1);%只取單聲道z=zeros(2000,1);x;%對語音信號進(jìn)仃延時(shí)x=x;zeros(2000,1);%使語音信號與延時(shí)后信號同等長度y1=x+z;%信號的混響sound(y1,fs);%回放混響后的信號figure(3);subplot(211);plot(y1); title(混響的時(shí)域圖);% 混響時(shí)域圖Y仁fft(y1);% 做length(yl)點(diǎn)的

28、 FFTY1=fftshift(Y1);%平移，是頻率中心為0derta_fs = fslength(y1);%設(shè)置頻譜的間隔，分辨率Subplot(212);plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(Y1);%畫出混響頻譜圖title(混響的頻譜圖);grid on;J1000-2x 100-3圖3-4 混響后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖2000運(yùn)行結(jié)果：混響的時(shí)域圖混響的頻譜圖X 103000結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，原始信號的延時(shí)聲陣列非常密集、復(fù)雜， 混響后時(shí)域波形音量增大了，各個(gè)脈沖變寬，語音信號的頻譜展寬了，幅值增 大，回放的語音聲音變得融合，能聽到

29、回音。3.2.5單回聲濾波器用單回聲濾波器對原始語音信號濾波，畫出濾波后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回濾波時(shí)后的語音信號。程序:%單回聲濾波器x,fs,bits=wavread(D:sound1.wav); x=x(:,1);a=0.5;z=zeros(2000,1);x;x=x;zeros(2000,1);度y2=x+z*a;sound(y2,fs);號%讀取語音信號%只取單聲道%a取小于等于1%對語音信號進(jìn)行延時(shí)%使語音信號與延時(shí)后信號同等長%信號經(jīng)單回聲濾波%回放經(jīng)單回聲濾波器后的語音信);figure;subplot(211);plot(y2);title(單回聲濾波的信號時(shí)域圖Y2

30、=fft(y2);Y2=fftshift(Y2);derta_fs = fslength(y2);率% 做Iength(y2)點(diǎn)的 FFT%平移，是頻率中心為0%設(shè)置頻譜的間隔，分辨Subplot(212);plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(Y2);%畫出單回聲信號頻譜圖 title(單回聲濾波的信號頻譜圖);grid on;運(yùn)行結(jié)果:1單回聲濾波的信號時(shí)域圖20004x 10單回聲濾波的信號頻譜圖15001000-2x 100-3圖3-5 單回聲濾波器濾波后信號的時(shí)域波形與頻譜圖500結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，時(shí)域波形的幅值變大，毛刺變多，頻譜 的中

31、心頻率兩邊的頻率分量展寬、幅值變大，回放的聲音立體感變強(qiáng)。3.2.6多回聲濾波器用多回聲濾波器對原始語音信號濾波，畫出濾波后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回濾波時(shí)后的語音信號。程序：%多回聲濾波器x,fs,bits=wavread(D:sound1.wav);x1=x(:,1);%變換為單聲道語音信號delay_t=0.1;%回聲延遲時(shí)間a=0.2;%衰減系數(shù)N=3;%N階延時(shí)Bz=1;zeros(fs*delay_t,1)*N;aAN;Az=1;zeros(fs*delay_t,1);a;y=filter(Bz, Az ,x1 );sound(y,fs,bits);%回放經(jīng)多回聲濾波器后的語

32、音信號figure;subplot(211);plot(y);title(多回聲濾波的信號時(shí)域圖);Y2=fft(y);Y2=fftshift(Y2); derta_fs = fslength(y);率% 做 length(y)點(diǎn)的 FFT%平移，是頻率中心為0%設(shè)置頻譜的間隔，分辨Subplot(212);%畫出多回聲信號頻譜圖plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(Y2);title(多回聲濾波的信號頻譜圖);grid on;運(yùn)行結(jié)果：多回聲濾波的信號時(shí)域圖x 102000多回聲濾波的信號頻譜圖1500500-2334x 10卜11000圖3-6 單回聲濾波

33、器濾波后信號的時(shí)域波形與頻譜圖結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，時(shí)域波形的幅值變大，毛刺變得更多， 頻譜的中心頻率幅值變大，回放的聲音立體感變的更強(qiáng)。3.2.7無限回聲濾波器用無限回聲濾波器對原始語音信號濾波，畫出濾波后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回濾波時(shí)后的語音信號。程序：%無限回聲濾波器x,fs,bits=wavread(D:sound1.wav);% 讀取語音信號x=x(:,1);%只取單聲道a=0.5;%a取小于等于1yy仁filter(Bz,Az,x);%FIR濾波器進(jìn)行濾波sound(yy1,fs,bits);%回放經(jīng)無限回聲濾波器后的語音信號figure(5);subplot(21

34、1);plot(yy1);% 無限回聲信號時(shí)域波形title(無限個(gè)回聲濾波的信號時(shí)域圖)；YY仁fft(yy1);%經(jīng)無限回聲濾波器后的信號做length(yy1)點(diǎn)的FFTYY1=fftshift(YY1);%平移，是頻率中心為0derta_fs = fslength(yy1);%設(shè)置頻譜的間隔，分辨率Subplot(212);plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(YY1);%無 限回聲頻譜圖 title(無限個(gè)回聲濾波的信號頻譜圖);grid on;運(yùn)行結(jié)果：-1無限個(gè)回聲濾波的信號時(shí)域圖0.50-0.524681012144無限個(gè)回聲濾波的信號頻譜圖x

35、 100x 10圖3-7無限回聲濾波器濾波后信號的時(shí)域波形與頻譜圖結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，時(shí)域波形的幅值變大，頻譜的中心頻率 不變，中心頻率兩邊的頻率分量變得密集、幅值變小，回放的聲音變得清晰， 音量變大。328全通濾波器用全通濾波器對原始語音信號濾波，畫出濾波后語音信號的時(shí)域波形與頻譜圖，并回濾波時(shí)后的語音信號。程序：%全通結(jié)構(gòu)的混響器x,fs,bits=wavread(D:sound1.wav);% 讀取語音信號x=x(:,1);%只取單聲道a=0.5;%a取小于等于1yy2=filter(Bz1,Az1,x);%FIR濾波器進(jìn)行濾波sound(yy2,fs,bits);%回放經(jīng)全通

36、結(jié)構(gòu)的混響器后的語音信figure(6);YY2=fft(yy2);FFT%經(jīng)全通濾波器后的信號做length(yy2)點(diǎn)的%全通結(jié)構(gòu)的混響器時(shí)域波 形%平移，是頻率中心為0%設(shè)置頻譜的間隔，分辨subplot(211);plot(yy2); title(全通濾波信號的時(shí)域圖)YY2=fftshift(YY2); derta_fs = fslength(yy2);率%全通濾波信號的頻譜Subplot(212); plot(-fs2:derta_fs:fs2-derta_fs,abs(YY2);圖title(全通濾波信號的頻譜圖);grid on;運(yùn)行結(jié)果:全通濾波信號的時(shí)域圖1 nrrr1-1

37、1012x 10144 X 10全通濾波信號的頻譜圖圖3-8無限回聲濾波器濾波后信號的時(shí)域波形與頻譜圖結(jié)果分析：由運(yùn)行結(jié)果可以看出，時(shí)域波形和頻譜基本不變，回放的聲音 跟原語音信號很接近。4圖形用戶界面的設(shè)計(jì)4.1 GUI布局在Matlab的主窗口中，選擇File菜單中的New菜單項(xiàng)，再選擇其中的GUI命令, 就會(huì)就會(huì)顯示GUI的設(shè)計(jì)模板。新建一個(gè)空白模板jiemian.fig，就會(huì)顯示GUI 的設(shè)計(jì)窗口，點(diǎn)擊和 分別放置按鈕和坐標(biāo)軸，放置結(jié)果如圖 4-1 o圖4-1 GUI布局4.2設(shè)置屬性按鈕(Push Buttons):執(zhí)行某種預(yù)定的功能或操作；其屬性如圖4-2。Axes屬性為默認(rèn)屬性，

38、如圖4-3 o未指定時(shí)將使用系統(tǒng)缺省值，改變了的屬性有：(1) Backgroundcolor取值為顏色的預(yù)定義字符或 RGB數(shù)值，缺省值為淺灰 色；本設(shè)計(jì)為藍(lán)色。(2) String取值為字符串矩陣或塊數(shù)組，定義控件對象標(biāo)題或選項(xiàng)內(nèi)容；(3) Tag取值為字符串，定義了控件的標(biāo)識值，在任何程序中都可以通過這個(gè) 標(biāo)識值控制該控件對象；(4) FontSize取值為數(shù)值；圖4-2按鈕的屬性圖4-3坐標(biāo)軸的屬性4.3編程使用圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境可方便地創(chuàng)建 GUI應(yīng)用程序，它可以根據(jù)設(shè)計(jì)的 GUI布局，自動(dòng)生成M文件的框架，使用這一框架編制應(yīng)用程序。將前面編好的 各個(gè)功能子程序分別編寫到各個(gè)按鈕的

39、 callback函數(shù)中，逐個(gè)調(diào)試，運(yùn)行，M文 件見附錄。4.4運(yùn)行結(jié)果圖形用戶界面的運(yùn)行結(jié)果如圖 4-4。圖44 GUI運(yùn)行結(jié)杲65總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，我收獲了很多：一、我對MATLAB軟件有了較深的了解，并且學(xué)會(huì)了用 MATLAB對語音信號進(jìn)行分析和處理。這次課程設(shè)計(jì) ，剛開始我無從下手，不知所措，后來經(jīng) 過問同學(xué)、去圖書館資查料、上網(wǎng)查資料、看視頻教程，逐漸了解了用MATLAB 對語音信號進(jìn)行分析和處理要用到的各種函數(shù)，及濾波器的設(shè)計(jì)及其頻率響應(yīng) 的繪制，并在調(diào)試過程不斷出錯(cuò)的過程中，不斷加強(qiáng)了對MATLB編程的掌握程度，能夠用MATLB對語音信號進(jìn)行分析和處理，收獲頗深。二、本次課程

40、設(shè)計(jì)鍛煉了我獨(dú)立解決問題的能力。岡寸看到題目時(shí)我一點(diǎn)思路也沒有，到后來，自己不斷探索MATLB，不斷摸索各個(gè)函數(shù)的使用方法和格式， 最后完成了本次課程設(shè)計(jì)，整個(gè)過程讓我學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)問題，并獨(dú)立解決問題的 方法，也能更好的利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)知識。三、本次課程設(shè)計(jì)讓我對語音信號的采樣、延時(shí)、混響、濾波器的設(shè)計(jì)及語 音信號的分析有了更深的了解，并且鞏固了數(shù)字信號處理所學(xué)的內(nèi)容。了解了 通過MATLAB設(shè)計(jì)單回聲濾波器，多重回聲濾波器，無限個(gè)回聲濾波器，全通 結(jié)構(gòu)的混響器的過程和方法，使所學(xué)的知識得到了綜合運(yùn)用與鞏固。本次課程設(shè)計(jì)最重要的是讓我學(xué)會(huì)了獨(dú)立解決問題的方法，經(jīng)過不斷的學(xué) 習(xí)、出錯(cuò)、調(diào)試、改正，鍛煉

41、了我的耐心和毅力，讓我體會(huì)到了不斷探索的樂 趣，并體會(huì)到了付出后得到成功的激動(dòng)。此次設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)了我的不足：對 MATLB的掌握程度不夠，在原來學(xué)習(xí)后，我對 MATLAB的許多函數(shù)、屬性的 用法還是不很了解，以后應(yīng)當(dāng)多多學(xué)習(xí)軟件，輔助各門專業(yè)課的學(xué)習(xí)，并激發(fā) 對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。參考文獻(xiàn)1 鄒彥，DSP原理及應(yīng)用，第1版，電子工業(yè)出版社，2006;2 彭啟琮等，DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，第二版，高等教育出版社，20073 劉泉，闕大順數(shù)字信號處理原理與實(shí)現(xiàn)電子工業(yè)出版社.20054 張雄偉，DSP集成開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例，第1版，電子工業(yè)出版社，2002;5 張洪濤等，數(shù)字信號處理，第一版，華中科技

42、大學(xué)出版社，20076 楊述斌等，數(shù)字信號處理實(shí)踐教程，第一版，華中科技大學(xué)出版社， 20077 胡航語音信號處理哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2002.8 張威.MATLAB基礎(chǔ)與編程入門西安電子科技大學(xué)出版社.2006附錄圖形用戶界面的M文件：function varargout = jiemian(varargin)% JIEMIAN M-file for jiemian.fig%JIEMIAN, by itself, creates a new JIEMIAN or raises the existing%singleton*.%H = JIEMIAN returns the *.%JIEMI

43、AN(CALLBACK,named CALLBACK in JIEMIAN.M withthe given input arguments.%JIEMIAN(Property,Value,)creates a new JIEMIAN or raises the%existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are%applied to the GUI before jiemian_OpeningFcn gets called. An%unrecognized property name or invalid

44、value makes propertyapplication%stop. All inputs are passed to jiemian_OpeningFcn via varargin.%*See GUI Options on GUIDEs Tools menu. Choose GUI allows onlyone%instance to run (singleton).% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES% Edit the above text to modify the response to% Last Modified by GUIDE v

45、2.5 02-Jul-2012 01:22:36% Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1;gui_State = struct(gui_Name,mfilename, .gui_Singleton, gui_Singleton, .gui_OpeningFcn, jiemian_OpeningFcn, .gui_OutputFcn, jiemian_OutputFcn, .gui_LayoutFcn,.gui_Callback, );if nargin & ischar(varargin1) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin1);endif nargoutvarargout1:nargout = gui_mainfcn(gui_State, varargin:); elsegui_mainfcn(gui_State, varargin:);end% End initialization code - DO NOT EDIT% - Executes