文档介绍：目录
摘要…………………………………………………………………………0
1 MATLAB程序设计的基本方法……………………………………… 1
2 数字信号处理的基本理论与方法………………………………… 2
设计理论依据……………………………………………… 2
采样定理…………………………………………………2
采样频率…………………………………………………3
采样位数与采样频率……………………………………3
3 利用MATLAB采集语言信号并分析………………………………… 4
语音的录入与打开………………………………………… 4
时域信号的FFT分析…………………………………………4
程序设计源代码………………………………………………5
4 用MATLAB环境采用窗函数法设计数字滤波器………………… 8
数字滤波器的设计过程………………………………………8
利用窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器………………8
常见窗函数…………………………………………… 8
MATLAB窗函数的实现………………………………… 10
利用hanning窗设计低通滤波器……………………………11
5 根据所设计的低通滤波器对语音信号进行处理并分析………… 14
6 心得体会…………………………………………………………… 16
参考文献………………………………………………………………… 17
1 MATLAB程序设计的基本方法
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作:
●数值分析
●数值和符号计算
●工程与科学绘图
●控制系统的设计与仿真
●数字图像处理技术
●数字信号处理技术
●通讯系统设计与仿真
●财务与金融工程
2 数字信号处理的基本理论与方法
设计理论依据
图1 原理示意图
采样定理
在进行模拟/数字信号的转换过程中,,最高频率fmax的2倍时,即:>=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:
理想低通信道的最高大码元传输速率=2W*log2 N (其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度)
采样频率
采样频率(也称为采样速度或者采样率)定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间,它是采样之间的时间间隔。
采样频率只能用于周期性采样的采样器,对于非周期性采样的采样器没有规则限制。采样频率的常用的表示符号是 f_s。
采样位数与采样频率
采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大,解析度就越高,录制和回放的声音就越真实。电脑中的声音文件是用数字0和1来表示的,所以在电脑上录音的本质就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之,在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。
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。
采样位数和采样频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。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 利用MATLAB采集语言信号并分析
语音的录入与打开
利用MATLAB中的wavread命令来读入(采集)语音信号,将它赋值给某一向量。再将该向量看作一个普通的信号,对其进行FFT变换实现频谱分析,再依据实际情况对它进行滤波。对于波形图与频谱图(包括滤波前后的对比图)都可以用MATLAB画出。我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放,