聲音的延時和混響仿真

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級：通信指導(dǎo)教師：工作單位：信息工程學(xué)院題 目 : 聲音的延時和混響仿真初始條件：Matlab 應(yīng)用軟件Windows 自帶的錄音功能延時和混響的相關(guān)知識要求完成的主要任務(wù): (包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求)(1)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域波形和頻譜圖。(3)將信號加入延時和混響，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，無限個回聲濾波器，全通

2、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)計的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。時間安排：第18 周：下達(dá)任務(wù)；第19 周：查找資料，編寫程序并調(diào)試；第20 周：撰寫設(shè)計報告及答辯。指導(dǎo)教師簽名：年 月 日系主任 (或責(zé)任教師)簽名：年 月 日目錄摘要 2Abstract 31 設(shè)計要求 31.1 設(shè)計任務(wù) 31.2 設(shè)計要求 42 課題描述 42.1 課題背景及意義 42.2 課題目標(biāo) 43 系統(tǒng)框架及實現(xiàn) 43.1 總體方案圖 43.2 程序流程圖 54 設(shè)計

3、原理 64.1 混響和延時的基本原理 64.2 離散傅立葉變換 84.3 濾波器設(shè)計 95 設(shè)計步驟 105.1 讀取 1s 的語音信號 105.2 采樣后語音信號的時域波形和頻譜 105.3 對采樣后的信號延時200 115.4 對信號進(jìn)行混響 115.5 單回聲濾波器 115.6 無限回聲濾波器 125.7 多重回聲濾波器 125.8 全通結(jié)構(gòu)的混響器 126 運行結(jié)果 137 小結(jié)與體會 20參考文獻(xiàn) 21附錄 21摘要語音信號處理是研究用數(shù)字信號處理技術(shù)和語音學(xué)知識對語音信號進(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。通過語音傳遞信息是人類最重要、最有效、

4、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(qiáng)大的計算機(jī)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(qiáng)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、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(jī)交互更加便捷。信號處理是Matlab 重要應(yīng)用的領(lǐng)域之一。本課程設(shè)計基于Matlab 分析 wav聲音文件頻譜與聲音的關(guān)系。通過采集個人的一段聲音進(jìn)行頻譜分析等處理，然后設(shè)計數(shù)字濾波器處理這個原始聲音的wav文

5、件 , 并比較濾波以后輸出聲音信號與原聲音信號的異同。關(guān)鍵詞 matlab 語音信號延時 混響 濾波器AbstractSpeech signal processing is the study of digital signal processing technology and phonetics knowledge of the voice signal processing of the emerging discipline, is one of the core technology of the fastest growing field of scientific researc

6、h. Voice transmission of information is human is the most important and effective exchange of information in the form most commonly used and most convenient.The Matlab language is a very powerful computer application software in a data analysis and processing functions, it can transform the sound fi

7、les for discrete data files, and then use its powerful matrix operations capable of handling data, such as digital filtering, Fourier transform, domain and frequency domain analysis, voice playback, as well as a variety of map showing the signal processing and analysis toolkit for speech signal anal

8、ysis provides a very rich feature function, the use of these features function can quick and easily completed the speech signal processing and analysis and signal visualization, make computer interaction more convenient. The signal processing is one of the the Matlab important field of application.T

9、his course is designed based on Matlab analysis of the spectrum, the relationship between sound of wav sound files. Through the collection of individuals a sound spectrum analysis, processing, and then design the digital filter, the original sound wav files, and compare similarities and differences

10、of the output audio signal with the original sound signal after the filter.Keywords matlab voice signal delay reverb filter1 設(shè)計要求1.1 設(shè)計任務(wù)(1)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域波形和頻譜圖。(3)將信號加入延時和混響，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，無限個回聲濾

11、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)計的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。1.2 設(shè)計要求(1)熟悉離散信號和系統(tǒng)的時域特性。(2)熟悉語音信號的特點。(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MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序設(shè)計方法。(6)掌握MATLAB 設(shè)計各種數(shù)字濾波器的方法和對信號進(jìn)行濾波的方法2 課題描述2.1 課題背景及意義語音信號處理是一門比較實用的電子工程的專業(yè)課

12、程，語音是人類獲取信息的重要來源和利用信息的重要手段。通過語言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，它是創(chuàng)造和記載幾千年人類文明史的根本手段， 沒有語言就沒有今天的人類文明。語音是語言的聲學(xué)表現(xiàn)，是相互傳遞信息的最重要的手段，是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息的形式。近年來 , 隨著計算機(jī)及大規(guī)模數(shù)字集成電路的迅速發(fā)展, 語音數(shù)字信號處理得到了相應(yīng)的發(fā)展。語音信號分析模擬、語音合成、語音識別等的研究已較成熟。、各種聲碼器、聲控器、語聲識別系統(tǒng)、語聲合成器等已逐漸有商品出現(xiàn)。2.2 課題目標(biāo)對于錄制一個wav語音文件，對其進(jìn)行采樣信號、對加入延時和混響后的信號

13、和通過幾種特殊濾波器后的信號分別畫出對應(yīng)的時域波形和頻譜圖，并對比進(jìn)行分析。3 系統(tǒng)框架及實現(xiàn)1.1 總體方案圖利用 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域波形和頻譜圖將信號加入延時和混響，再分析其頻譜，并與原始信號頻譜進(jìn)行比較設(shè)計幾種特殊類型的濾波器：無限個回聲濾波器，全通結(jié)構(gòu)的混響器，并畫出濾波器的頻域響應(yīng)。用自己設(shè)計的濾波器對采集的語音信號進(jìn)行濾分析得到信號的頻譜，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進(jìn)行對比，分析信號的變化3.1 程序總體框圖1.2 程序流程圖畫

14、出采樣后語音信號的時域波形與頻譜圖。N=2001, 和調(diào)用 fft 函數(shù)快速傅里葉變換。圖 3.2程序流程圖4 設(shè)計原理1.3 混響和延時的基本原理1. 混響聲音是通過媒質(zhì)傳入人的聽覺器官的。媒質(zhì)， 既是聲音的傳播途徑，也是聲音的載體。用一個日常生活中司空見慣的例子來說，媒質(zhì)， 就像湖中傳遞波浪的湖水。在平靜的湖面投人一塊石子，石子擊起水波，波紋越來越大，水波越傳越遠(yuǎn)。這湖水，就是傳播水波的媒質(zhì)。聲音也仿佛如此: 當(dāng)某一聲源發(fā)音，空氣中聲波的震蕩就會改變周圍空氣的靜止?fàn)顟B(tài)，使之形成時而壓縮，時而稀疏的前進(jìn)波，聲波就這樣不斷地散發(fā)開去，傳播聲音的媒質(zhì)就是空氣。在閉室中，當(dāng)聲源發(fā)出一個聲音信號（

15、例如是一個脈沖聲信號） 時， 位于室內(nèi)任何一點的聽者所接收到的聲音中，應(yīng)包含兩部分成份，一部分是由聲源直接傳到聽者的聲音，我們稱其為“直達(dá)聲”。另一部分是聲波傳到墻壁或障礙物處反射出的聲音，其中有一些被聽者接收到，另外一些又會傳到其它墻壁處再次發(fā)生反射， 反射后的聲音中又有一些被聽者接收到，類似地持續(xù)下去，將聽者接收到的這部分聲音，統(tǒng)稱為“反射聲”。從時間上看，反射聲較直達(dá)聲落后（ 或稱為延遲聲 ） ，從能量角度看，由于每經(jīng)一次反射都會有部分能量被吸收，因此反射聲是一系列能量逐漸衰減的延遲聲。數(shù)字混響可以通過用人工創(chuàng)作的回音并將它加入原始信號里，從而把隔音錄音室里錄制的聲音轉(zhuǎn)換為一種自然的聲音

16、形式；回音可以簡單地由延遲單元產(chǎn)生?；祉懶Ч饕怯糜谠黾右粼吹娜诤细?。自然音源的延時聲陣列非常密集、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：（ 1）混響時間：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)整都不會比原有的效果更為自然，尤其是混響時間。（ 2） 高頻滾降：此項參數(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，混響效果也較接近自然混響；此值較低時，混響效果則較清澈。（ 3）擴(kuò)散度：此項參數(shù)可調(diào)整混響聲陣密度的增長速度，其可調(diào)

17、范圍為010， 其值較高時，混響效果比較豐厚、溫暖； 其值較低時，混響效果則較空曠、冷僻。4）預(yù)延時：自然混響聲陣的建立都會延遲一段時間，預(yù)延時即為模擬次效應(yīng)而設(shè)置。（ 5）聲陣密度：此項參數(shù)可調(diào)整聲陣的密度，其值較高時，混響效果較為溫暖，但有明顯的聲染色；其值較低時，混響效果較深邃，切聲染色也較弱。（ 6）頻率調(diào)制：這是一項技術(shù)性的參數(shù)，因為電子混響的聲陣密度比自然混響稀疏，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時間進(jìn)行調(diào)制。 此項技術(shù)可以有效的消除延時聲陣列的段裂聲，可以增加混響聲的柔和感。（ 7）調(diào)治深度：指上述調(diào)頻電路的調(diào)治深度。2. 延時延時就是將音源延遲一段時間后

18、，再欲播放的效果處理。依其延遲時間的不同，可分別產(chǎn)生合唱、鑲邊、回音等效果。當(dāng)延遲時間在335ms之間時人耳感覺不到滯后音的存在，并且他與原音源疊加后， 會因其相位干涉而產(chǎn)生 梳狀濾波 效應(yīng)， 這就是鑲邊效果。如果延遲時間在50ms以上時，其延遲音就清晰可辨，此時的處理效果才是回音?；匾籼幚硪话愣际怯糜诋a(chǎn)生簡單的混響效果。延時、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：延時時間（Dly） ，即主延時電路的延時時間調(diào)整。反饋增益（FB Gain） ，即延時反饋的增益控制。反饋高頻比（Hi Ratio） ，即反饋回路上的高頻衰減控制。調(diào)制頻率（Freq） ，指主延時的調(diào)頻周期。調(diào)制

19、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（ Ini Dly） ，指主延時電路預(yù)延時時間調(diào)整。均衡頻率（EQ F） ，這里的頻率均衡用于音色調(diào)整，此為均衡的中點頻率選擇。由于延時產(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)，因為這些預(yù)置參數(shù)給出的處理效果一般都比較好。1.4 離散傅立葉變換在 MATLAB的信號處理工具箱中函數(shù)FFT和 IFFT用于快速傅立葉變換和逆變換。下面介紹這些函數(shù)。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）（式 4-1）其中， x 是序列， y 是序列的FFT， x

20、 可以為一向量或矩陣，若x 為一向量，y是 x的 FFT。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 的冪次方，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，計算速度較慢。函數(shù)FFT的另一種調(diào)用格式為y=fft（x,N） （式4-2）式中，x， y 意義同前，N 為正整數(shù)。函數(shù)執(zhí)行N 點的FFT。 若 x 為向量且長度小于N， 則函數(shù)將x補零至長度N。若向量 x 的長度大于N，則函數(shù)截短x 使之長度為N。若x 為矩陣，按相同方法對 x 進(jìn)行處理。經(jīng)函數(shù) fft 求得的序列y 一般是復(fù)序列，通常要求其幅值和相

21、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同時使用。用 MATLAB 工具箱函數(shù)fft 進(jìn)行頻譜分析時需注意：（ 1） 函數(shù)fft 返回值 y 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性。（ 2） 頻率計算。（ 3） 作 FFT 分析時，幅值大小與FFT 選擇點數(shù)有關(guān)，但不影響分析結(jié)果。1.5 濾波器設(shè)計數(shù)字濾波器的作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號波形（ 或頻譜 ） 進(jìn)行加工處理，或者說利用數(shù)字方法按預(yù)定的要求對信號進(jìn)行變換。數(shù)字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數(shù)字時間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號的數(shù)字時間序列，并在轉(zhuǎn)化過程中，使信號按預(yù)定的形式變化。1

22、.5.1 特殊濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：1. 單回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：a 1(式4-3)a 1(式4-4)a 1(式4-5)a 1( 式 4-6)H(z)= 1 a z ( R)2. 無限個回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù):H(z)= z ( R) 1 a z ( R)3. 多重回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：H(z)= 1 aN z NR1 a z R4. 全通結(jié)構(gòu)的混響器的系統(tǒng)函數(shù):H(z)= a z ( R)1 a z* ( R)1.5.2 濾波函數(shù)filter系統(tǒng)還是離散時間LTI 系統(tǒng)， 系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)，實質(zhì)上就是對輸入信號從頻域角度，無論是連續(xù)時間LTI 的頻譜進(jìn)行不同選擇處理的過程，這個過程稱為濾波。因

23、此， 在 MATLAB的信息處理工具箱中，提供了一維濾波器函數(shù)filter和二維濾波器函數(shù)filter2 。函數(shù) filter 的調(diào)用格式為y=filter(b,a,x) ( 式 4-7)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、分母多項式的系數(shù)，若a 1， 此時表示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。5 設(shè)計步驟5.1 讀取 1s 的語音信號x1=wavread(make.wav);%讀取信號可以使用matlab 中的

24、wavread 函數(shù)把錄制好的語音信號讀入。5.2 采樣后語音信號的時域波形和頻譜x,fs,bits=wavread(make.wav,10000 40000);x=x(:,1);%只取單聲道sound(5*x,fs);%對聲音的回放n1=0:2000;N=size(x,1);figure( 2) ;subplot(2,1,1);plot(x);title( 采樣后語音信號的時域波形);Y=fft(x,2001); subplot(2,1,2);%對信號做2001點 FFT變換plot(n1(1:1000),Y(1:1000); title(采樣后語音信號的頻譜圖); %信號幅度其中 x,fs

25、,bits=wavread(make.wav,10000 40000);用于讀取語音，采樣值放在向量 x 中， fs表示采樣頻率(Hz)， bits表示采樣位數(shù)。Sound函數(shù)用來對于聲音的回放，X 代表一個信號。fft 函數(shù)是用于求解傅里葉變換，得出采樣信號。5.3 對采樣后的信號延時200z=zeros(200,1);x; figure(3);%信號的延時subplot(2,1,1);plot(z); title(延時后的時域圖); %畫出延時后的信號時域圖Z=fft(z,2001);subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Z(1:1000);%延時后的信號頻譜圖ti

26、tle(延時后的頻譜圖);其中用zeros函數(shù)來使信號延時，zeros是用來生成全0矩陣的，比如，zeros(M，N) 表示的是M行 *N 列的0矩陣。5.4 對信號進(jìn)行混響%對語音信號進(jìn)行延時%使語音信號與延時后信號同等長度%信號的混響z=zeros(200,1);x;x=x;zeros(200,1);y1=x+z;figure(4);subplot(2,1,1);plot(y1); title( 混響的時域圖); %混響時域圖Y1=fft(y1,2001);%對混響信號2001點的 FFT變換subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y1(1:1000);%混響頻譜圖t

27、itle(混響的頻譜圖);對語音信號進(jìn)行延時后，在使原語音信號的長度變換得與延時的信號同長， 最后時這兩個信號相加便可以得到混響后的信號。5.5 單回聲濾波器a=0.5;%a取小于等于1yy1=x+z*0.5;%信號經(jīng)單回聲濾波figure( 5) ;subplot(2,1,1);plot(yy1);title( 單回聲濾波器時域圖);YY1=fft(yy1,2001);%對單回聲信號做2001點的FFT變換subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y2(1:1000);%單回聲信號頻譜圖title(單回聲濾波器頻譜圖);其中，用函數(shù)yy1=x+z*0.5來對信號進(jìn)行單回聲

28、濾波。5.6 無限回聲濾波器a=0.5;Bz=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1;Az=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-a;yy2=filter(Bz,Az,x);figure(6);subplot(2,1,1);plot(yy2);title(無限個回聲濾波器時域波形);YY2=fft(yy2,2001);%經(jīng)無限回聲濾波器后的信號做subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),YY2(1:1000);title(無限個回聲濾波器頻譜圖);其中， 編寫出如上對應(yīng)的無限回聲濾波器函數(shù)，%a取小于等于1%分子的系數(shù)% 分母的系數(shù)%濾波器進(jìn)行濾波%無限回聲濾波器時

29、域波形2001點的 FFT變換%無限回聲濾波器頻譜圖然后用 filter函數(shù)調(diào)用濾波器。5.7 多重回聲濾波器%a取小于等于1%分子的系數(shù)%分母的系數(shù)%濾波器進(jìn)行濾波a=0.5;N=5Bz1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5NAz1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5;yy3=filter(Bz1,Az1,x); figure(7);subplot(2,1,1);plot(yy3); title(多重回聲濾波器的時域圖)%多重回聲濾波器的混響器時域波形YY3=fft(yy3,2001);%經(jīng)多重回聲濾波器后的信號做2001點的FFT變subplot(2,1,2);

30、plot(n1(1:1000),YY3(1:1000); %多重回聲濾波器的頻譜圖title(多重回聲的頻譜圖)5.8 全通結(jié)構(gòu)的混響器a=0.5;%a取小于等于1Bz1=a,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1;%分子的系數(shù)Az1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,a;%分母的系數(shù)yy3=filter(Bz1,Az1,x); figure(6);%濾波器進(jìn)行濾波subplot(2,1,1);plot(yy2); title(全通應(yīng)的時域圖)%全通結(jié)構(gòu)的混響器時域波形YY2=fft(yy2,2001);%經(jīng)全通結(jié)構(gòu)的混響器后的信號做2001點的 FFT變換 subplot(2,1,2)

31、;plot(n1(1:1000),YY2(1:1000);%全通結(jié)構(gòu)的混響器頻譜圖title(全通應(yīng)的頻譜圖)同理，得出全通結(jié)構(gòu)濾波器的函數(shù)，用filter函數(shù)調(diào)用濾波器，再用fft函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，就可以得出對應(yīng)的時域波形和頻譜結(jié)構(gòu)。運行結(jié)果1.原始信號時域波形圖，如圖6.1 所示6.1 原始信號的時域波形2. 語音信號經(jīng)過采樣操作，如圖6.2所示。0.5采樣后語音信號的時域波形3.54 x 103.圖 6.2采樣后的時域波形圖和頻譜圖采樣后信號進(jìn)行延時操作，如圖6.3所示。混響的時域圖10.5000.511.522.533.54-0.5x 10圖 6.3延時后的時域波形和頻譜圖分析： 1

32、）從時域上看，延時后的波形向右移動。2 ）從頻譜圖上看，延時前曲線向下，延時后曲線往上，幅值上幾乎不變。00.511.522.533.54 x 10圖 6.4混響后的時域波形圖和頻譜圖分析： 1) 從時域上看，混響之后時域波形發(fā)生了一定變化。在24000HZ之前，主要是幅度有一定變化。在24000HZ之后，波形有明顯變化2) 從頻譜圖上看，混響后頻譜有上下跳動，其幅值有一定改變，如在采樣點 200點處可以看到混響較為明顯。5. 語音信號通過單回聲濾波器單回聲濾波器時域圖1x圖 譜 頻 器 波 濾 聲 回 單010020030040050060070080090010006.5單回聲濾波器的時域

33、波形圖和頻譜圖1) 從時域上看，濾波后波形有一定變化，特別是在24000HZ之后，波形的變化較為明顯。2) 從頻譜上看，濾波后頻譜有微小的上下跳動。6. 語音信號通過無限回聲濾波器1無限個回聲濾波器時域波形4x 100100200300400500 600 700800 900 1000圖 6.6無限回聲濾波器的時域波形圖和頻譜圖分析： 1) 從時域上看，波形與濾波前的波形大體相同，幅度上有微小變化；2) 從頻譜圖上看，幅度有一定變化，在采樣點100點到200點之間可以看到幅值變化明顯，且曲線相對于濾波前總體有向上變化的趨勢。7. 語音信號通過多重回聲濾波器1多重回聲濾波器的時域圖4 x 10

34、圖 6.7多重回聲濾波器的時域波形圖和頻譜圖分析：1) 從時域上看，波形變化大，在20000HZ之后，可觀察到其波形的形狀有明顯。且濾波前的波形只有到30000HZ，之后便沒有了，而經(jīng)多重回聲濾波器之后，其時域波形延長到了80000HZ.2) 從頻譜圖上看，幅值總體減小。8. 語音信號通過全通濾波器全通結(jié)構(gòu)混響器的時域圖0.50-0.500.511.522.533.54x 10全通結(jié)構(gòu)混響器的頻譜圖20-100100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000圖 6.8全通結(jié)構(gòu)混響的時域波形圖和頻譜圖分析： 1)從時域上看，波形與濾波前的波形大體相同，幅度上有微小

35、變化；2 )從頻譜圖上看，幅值略微減小，曲線總體趨勢向下。7 小結(jié)與體會通過此次的課程設(shè)計，我對語音信號的延時和混響有了進(jìn)一步的認(rèn)識，能明白其的原理，特別是對單回聲濾波器、多重回聲濾波器、全通混響器等幾種特別特殊濾波器的系統(tǒng)函數(shù)和編程實現(xiàn)都有一定了解。此次的課設(shè)過程中，把它與我們所學(xué)的專業(yè)知識數(shù)字信號處理聯(lián)系在一起，進(jìn)一步的加深了對數(shù)字信號處理的相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。在設(shè)計的過程中，由于對所涉及的幾種特殊濾波器之前沒有接觸過，所以遇到了很大的困難，而且關(guān)于在數(shù)字處理中，對語音信號里加入延時和混響的的資料都非常的少，這給開始的設(shè)計帶來了很大的麻煩。經(jīng)過各方面的搜索，最終通過在學(xué)校的電子閱覽室查詢和圖書

36、館借閱相關(guān)的書籍得出了設(shè)計的方案。這次的課設(shè)中，在多次的編程調(diào)試過程中，我對matlab 的掌握更加的熟練了。在實際使用這個軟件的過程中，能深刻的體會到matlab 的各項功能。作為通信工程專業(yè)的學(xué)生，熟練的使用matlab 軟件對我們來說是很重要的技能。此次的綜合課設(shè)，涉及的知識較廣，也有一定的難度，通過這段時間的努力，從著手開始查閱資料到編程不斷調(diào)試，直至最后編程通過，在這個過程中，自己獨立處理問題的能力得到了鍛煉。在以后的學(xué)習(xí)和工作中常常需要接觸到各種新的知識點，很多東西之前都不懂，這就要求我們在已有的知識上，有很強(qiáng)的自學(xué)能力，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。此次課設(shè)對我來說無疑是一次很好的提升。參考

37、文獻(xiàn)1 劉慧穎， MATLAB R200基礎(chǔ)教程7，清華大學(xué)出版社.2 周開利， MATLAB基礎(chǔ)及其應(yīng)用教程，北京大學(xué)出版社.3 楊述斌， 數(shù)字信號處理實踐教程，華中科技大學(xué)出版社.4 劉幺和、宋庭新，語音識別與控制技術(shù)，科學(xué)出版社.5 趙力， 語音信號處理，機(jī)械工業(yè)出版社.6 胡航， 語音信號處理，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.7 王一世，數(shù)字信號處理，北京理工大學(xué)出版社.8 陳杰， Matlab 寶典 ，電子工業(yè)出版社.附錄源程序如下：%原始信號x1=wavread(make.wav );%讀取信號figure(1);plot(x1);title( 原始信號 );sound(5*x1,40000

38、);%對原始聲音的回放%采樣信號x,fs,bits=wavread( make.wav ,10000 40000);x=x(:,1);%只取單聲道sound(5*x,fs);%對聲音的回放n1=0:2000; N=size(x,1);figure(2);subplot(2,1,1);plot(x);title( 采樣后語音信號的時域波形 );Y=fft(x,2001); subplot(2,1,2);%對信號做2001點 FFT變換plot(n1(1:1000),Y(1:1000); title( 采樣后語音信號的頻譜圖 ); %信號幅度%延時的信號 x,fs,bits=wavread( ma

39、ke.wav ,10000 40000);x=x(:,1);%只取單聲道n1=0:2000;z=zeros(200,1);x; figure(3);%信號的延時subplot(2,1,1);plot(z); title( 延時后的時域圖 ); %畫出延時后的信號時域圖Z=fft(z,2001);subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Z(1:1000);%延時后的信號頻譜圖title( 延時后的頻譜圖 );sound(5*z,fs);%混響后信號x,fs,bits=wavread( make.wav ,10000 40000);%讀取語音信號x=x(:,1);%只取單聲道

40、 n1=0:2000;z=zeros(200,1);x;%對語音信號進(jìn)行延時x=x;zeros(200,1);%使語音信號與延時后信號同等長度y1=x+z;%信號的混響figure(4);subplot(2,1,1);plot(y1); title( 混響的時域圖 ); %混響時域圖Y1=fft(y1,2001);%對混響信號2001點的FFT變換subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y1(1:1000);%混響頻譜圖title( 混響的頻譜圖 );sound(5*y1,fs);%回放混響后的信號%單回聲濾波器x,fs,bits=wavread( make.wav ,10000 40000);%讀取語音信號x=x(:,1);%只取單聲道 n1=0:2000;a=0.5;%a取小于等于1z=zeros(200,1);x;%對語音信號進(jìn)行延時x=x;zeros(200,1);%使語音信號與延時后信號同等長度yy1=x+z*0.5;%信號經(jīng)單回聲濾波figure(5);subplot(2,1,1);plot(yy1);title( 單回聲濾波器時域圖 );YY1=fft(yy1,2001);%對單回聲信號做2001點的FFT變換subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),YY1(1:1000);%單回聲信號頻譜圖title( 單回聲濾