论文总字数：13531字

摘 要

：语音信号作为人类语言交流的重要手段，语音处理的质量直接影响人们的正常通信。本文基于MATLAB对语音信号及加噪信号进行时域和频域分析，设计了FIR数字滤波器，完成对加噪信号滤波的处理。结果表明设计的滤波器去噪效果明显，滤波后信号质量已达到通信要求。本设计是基于MATLAB软件平台，进行语音信号的分析和处理，方便快捷，灵活实用。

关键词：语音信号，噪音，MATLAB，FIR数字滤波器

Abstract：Speech signal as an important means of human communication, voice processing quality directly affect people"s normal communication. In this paper, based on MATLAB for speech signal and noise signal in time domain and frequency domain analysis, designing the FIR digital filter, complete to add noise signal filter processing. Results show that the designed filter denoising effect is obvious, after filtering signal quality has reached the requirement of communication. This design is based on MATLAB software platform, the speech signal analysis and processing, fast and convenient, flexible and practical!

Key words: speech signal,Noise,MATLAB,FIR digital filter

目 录

1 引言.. 4

1.1 设计研究历史及现状 4

1.2 设计研究目的 4

1.3 设计研究的主要内容 4

1.4 MATLAB软件简介 5

2 原始语音信号采集与处理 5

2.1 论文设计步骤及流程图 6

2.2 语音信号处理 6

2.2.1 语音信号的采集 6

2.2.2 语音信号的时域与频谱分析 7

2.2.3 加噪信号的时域与频谱分析 10

3 设计FIR数字滤波器 14

3.1 数字滤波器概述 14

3.2 FIR滤波器与IIR滤波器 14

3.2.1 FIR滤波器概念 14

3.2.2 FIR滤波器与IIR滤波器性能比较 15

3.3 FIR滤波器的窗函数设计 15

3.4 常用窗函数介绍 16

3.5 滤波器的编程实现 18

3.6 用滤波器对加噪信号滤波 22

3.7 回放语音信号 24

结论 25

参考文献 26

致谢 27

1 引言

1.1 设计研究历史及现状

人类对语音处理的研究已经有一百多年的历史。上个世纪，语音处理技术发展较快，比如在1939年人类成功发明了第一个电子声码器。1952年，Bell实验室首次研制成功能够识别10个英文字母的设备。1997年，IBM把语音识别软件推向市场。虽然语音处理技术早我国发芽较晚，但是近二十年来，这个领域的研究已经受到国家的重视，尤其是国家863计划对这一领域的支持，极大地促进了技术的进步和成果的应用。虽然如此，但是语音技术进步的速度与人们的期望还有一段差距，而且语音处理每一次取得成功，人们对它就抱有更大的期望，研究者们面对的是更难或许是一个个未知答案的问题。

语音是意识的具体形式、语言的物质外壳，它涉及生理、心理、物理、文化及社会背景等各个方面。所以以语音处理技术为中心学科衍生了一系列交叉学科。尤其是对数学这一学科的研究，数字信号处理就是数学的不可不提的成果，使统计语音识别和合成有了突破性的进展。数学是研究语音信号的数学描述，能及时更新语音处理中方案和算法。如动态规划算法（DTW）、矢量量化（VQ）、隐马尔科夫模型（HMM）、线性预测（LPC）、基音同步叠加（PSOLA）和人工神经网络（NN）等^[1]。

1.2 设计研究目的

语音是人类获取信息的最初来源也是语言交流的重要手段。但人们在获取语音时，外界环境的干扰和影响将不可避免地混入其中，构成噪音，如各种电子通信中固有的热噪声和自然界的电磁噪声干扰等。如此，语音信号就会被“污染”，这些噪声不但降低了语音本身的质量和可懂度，更有甚者将导致无法预知的后果。

由于语音信号被不同程度地破坏造成的不良影响，就要对信号进行相应的处理，以改善信号并得到纯净的语音信号。如今，随着电子科学技术发展地日新月异，各种潮流且是常用的通讯方式发展迅猛，如QQ语音、QQ视频还有MSN等，这些都要求有很好的语音通信质量和效率，鉴于此类人类最基础的需求，数字信号处理技术应运而生，为解决此类问题提供了既有效又可靠的设计算法和方法。但是，为了更好地处理语音信号，语音信号处理技术的发展与革新俨然成为我们新时代面临的重要任务！

1.3 设计研究的主要内容

本次论文设计主要任务是对一段原始语音信号进行一系列的处理以达到净化语音信号的作用。先在语音信号中加入设计噪声，通过MATLAB软件绘出信号频谱，分析信号特点，再根据实际要求对信号进行改善，具体是通过设计FIR滤波器（窗函数设计法）对加入噪声后的语音信号进行滤波，最后对比滤波前后时域波形和频谱特性并加以分析得出结论。

1.4 MATLAB软件简介

MATLAB软件最初的用途是为了更快捷方便地解决矩阵的各种复杂运算，提高运算效率用的，相当于一个矩阵计算器。但如今，MATLAB已经成为目前在国际上被广泛接受和使用的科学与工程计算软件，它的发展成为集多功能于一身的集成软件，主要功能是数值运算、符号运算、数据可视化、图形界面设计、程序设计、仿真等。

下面是MATLAB的一些特色：

(1) 语言简洁，编程效率高；

(2) 交互性好，使用方便；

(3) 拥有强大的绘图能力，提供了便于数据可视化的工具；

(4) 与众多学科相关，有适合各个领域的工具箱；

(5) 开放性好，易于扩充；

(5) 能与C语言、Fortran语言有较好的连接。

2 原始语音信号采集与处理

2.1 论文设计步骤及流程图

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