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基于MATLAB的语音信号采集与处
理

Organizedat3pmonJanuary25,2023

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工程设计论文

题目：基于MATLAB的语音信号采集与处理

姓名：

班级：

学号：

指导老师：
一.选题背景

1、实践意义：

语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息;在语音编码、语音

合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的

各种信息;语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携

带的信息;所以理解并掌握语音信号的时域和频域特性是非常重要的;

通过语音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.声音是人类常用工具,是相互传递信息的最重要的手段.虽然,人可以通

过多种手段获得外界信息,但最重要,最精细的信息源只有语言,图像和文字三

种.与用声音传递信息相比,显然用视觉和文字相互传递信息,其效果要差得多.

这是因为语音中除包含实际发音内容的话言信息外,还包括发音者是谁及喜

怒哀乐等各种信息.所以,语音是人类最重要,最有效,最常用和最方便的交换

信息的形式.另一方面,语言和语音与人的智力活动密切相关,与文化和社会的

进步紧密相连,它具有最大的信息容量和最高的智能水平;
语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科,

处理的目的是用于得到某些参数以便高效传输或存储;或者是用于某种应用,

如人工合成出语音,辨识出讲话者,识别出讲话内容,进行语音增强等.

语音信号处理是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域,是一门涉

及面很广的交叉学科.虽然从事达一领域研究的人员主要来自信息处理及计

算机等学科.但是它与语音学,语言学,声学,认知科学,生理学,心理学及数理统

计等许多学科也有非常密切的联系.语音信号处理是许多信息领域应用的核

心技术之一,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个.语音处理是

目前极为活跃和热门的研究领域,其研究涉及一系列前沿科研课题,巳处于迅

速发展之中;其研究成果具有重要的学术及应用价值.

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法对信号进

行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理,借以达到提取信息和

便于应用的目的;它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生

物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用;具有灵活、精确、抗干扰强、

度快等优点;

数字滤波器,是数字信号处理中及其重要的一部分;随着信息时代和数字技术

的发展,受到人们越来越多的重视;数字滤波器可以通过数值运算实现滤波,所

以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配

问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能;数字滤波器种类很多,根据其

实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即有限冲激响

应FIR,FiniteImpulseResponse滤波器和无限冲激响应IIR,InfiniteImpulse

Response滤波器;
FIR滤波器结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,系统函数Hz

在处收敛,极点全部在z=0处因果系统,因而只能用较高的阶数达到高的选

择性;FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低,但是线性相

位,就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变,这是很好

的性质;FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理,便于

编程,用于计算的时延也小,这对实时的信号处理很重要;FIR滤波器因具有系

统稳定,易实现相位控制,允许设计多通带或多阻带滤波器等优点收到人们的

青睐1;

IIR滤波器采用递归型结构,即结构上带有反馈环路;IIR滤波器运算结构通常

由延时、乘以系数和相加等基本运算组成,可以组合成直接型、正准型、级

联型、并联型四种结构形式,都具有反馈回路;同时,IIR数字滤波器在设计上

可以借助成熟的模拟滤波器的成果,如巴特沃斯滤波器等;

2、语音信号在国内外研究现状

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;

60年代之前的发展主要有：1876年Bell发明电话,1939年研制成功第一个

声码器,1942年Bell实验室发明了语谱仪,1948年美国Haskin实验室研制成

功“语图回放机”,1952年Bell实验室研制成能识别十个英语数字的识别

器;60年代以后,随着计算机技术的发展,语音信号处理技术获得了长足的进

步,计算机模拟实验取代了硬件研制的传统做法;各种