语音信号的采集和播放
语音信号的采集和频谱分析
语音信号的采集和频谱分析：[y,fs,bits]=wavread('voice'); %读取音频信息（双声道，16位，频率44100Hz）sound(y,fs,bits); %回放该音频Y=fft(y,4096); %进行傅立叶变换subplot(211);plot(y);title('声音信号的波形');subplot(212)plot(abs(Y));title('声音信号的频谱');窗函数设计低通滤波器：fp=1000;fc=1200;as=100;ap=1;fs=22000;wp=2*fp/fs;wc=2*fc/fs;N=ceil((as-7.95)/(14.36*(wc-wp)/2))+1;beta=0.1102*(as-8.7);window=Kaiser(N+1,beta);b=fir1(N,wc,window);freqz(b,1,512,fs);结果：滤波：[y,fs,bits]=wavread('voice');d=filter(b,a,y);D=fft(d);subplot(211)plot(d);title('滤波后的声音波形')subplot(212)plot(abs(D))title('滤波后的声音频谱')回放：sound(d,fs,bits)与滤波之前相比，噪音明显降低了许多。
过零率的计算要用下面的代码：zcr = zeros(size(y,1)1);delta= 0.02;for i=1:size(y,1)x=y(i,:);for j=1;length(x)-1if x(j)*x(j+1)<0 &abs(x(j)-x(j+1))>deltazcr(i)=zcr(i)+1;endendend其中设置了门限delta=0.02。
这是个经验值，可以进行细微的调整。
语音信号处理实验报告实验二
语音信号处理实验报告实验二一、实验目的本次语音信号处理实验的目的是深入了解语音信号的特性，掌握语音信号处理的基本方法和技术，并通过实际操作和数据分析来验证和巩固所学的理论知识。
具体而言，本次实验旨在：1、熟悉语音信号的采集和预处理过程，包括录音设备的使用、音频格式的转换以及噪声去除等操作。
2、掌握语音信号的时域和频域分析方法，能够使用相关工具和算法计算语音信号的短时能量、短时过零率、频谱等特征参数。
3、研究语音信号的编码和解码技术，了解不同编码算法对语音质量和数据压缩率的影响。
4、通过实验，培养我们的动手能力、问题解决能力和团队协作精神，提高我们对语音信号处理领域的兴趣和探索欲望。
二、实验原理（一）语音信号的采集和预处理语音信号的采集通常使用麦克风等设备将声音转换为电信号，然后通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
在采集过程中，可能会引入噪声和干扰，因此需要进行预处理，如滤波、降噪等操作，以提高信号的质量。
（二）语音信号的时域分析时域分析是对语音信号在时间轴上的特征进行分析。
常用的时域参数包括短时能量、短时过零率等。
短时能量反映了语音信号在短时间内的能量分布情况，短时过零率则表示信号在单位时间内穿过零电平的次数，可用于区分清音和浊音。
（三）语音信号的频域分析频域分析是将语音信号从时域转换到频域进行分析。
通过快速傅里叶变换（FFT）可以得到语音信号的频谱，从而了解信号的频率成分和分布情况。
（四）语音信号的编码和解码语音编码的目的是在保证一定语音质量的前提下，尽可能降低编码比特率，以减少存储空间和传输带宽的需求。
常见的编码算法有脉冲编码调制（PCM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等。
三、实验设备和软件1、计算机一台2、音频采集设备（如麦克风）3、音频处理软件（如 Audacity、Matlab 等）四、实验步骤（一）语音信号的采集使用麦克风和音频采集软件录制一段语音，保存为常见的音频格式（如 WAV）。
语音信号的采集与分析
南昌工程学院《语音信号的采集与分析》课程设计题目语音信号的采集与分析课程名称语音信号处理系院信息工程学院专业通信工程班级 10通信工程2班学生姓名刘敏学号 2010103362设计地点电子信息楼指导教师邹宝娟设计起止时间：2013年12月9日至2013年12月20日目录一、需求分析 (4)1.1选题背景及意义 (4)1.2设计要求 (4)二、系统总体设计 (4)2.1 系统设计思路 (4)2.2 功能结构图及功能说明 (4)2.3 工作原理 (6)三、系统详细设计 (6)3.1 语音信号的matlab仿真的数据分析 (6)3.2 程序代码分析 (12)四、调试与维护 (14)4.1 调试过程的问题与维护 (14)五、结束语 (15)六、参考文献 (16)七、指导教师评阅（手写） (17)一、需求分析1.1选题背景及意义该设计主要是介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。
1.2设计要求(1)通过PC机录制自己的一段声音“南昌工程学院刘敏”；(2)运用MATLAB中信号处理相关的函数对语音信号进行时域、频域上的分析，如短时能量，短时平均过零率，语谱图等；(3)运用MATLAB对语音信号进行综合与分析，包括语音信号的调制，叠加，和滤波等。
二、系统总体设计2.1 系统设计思路系统的整体设计思路包括语音信号的录制，语音信号的采集，语音信号的分析，其中语音信号的分析又包括了语音信号的时域分析和频域分析，语音信号的加噪处理和滤噪设计分析。
2.2 功能结构图及功能说明实际工作中，我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，声卡可以完成语音波形的A/D转换，获得WAVE文件，为后续的处理储备原材料。
语音信号的采集及预处理
实验语音信号的采集及预处理一、实验目的在理论学习的基础上，进一步地理解和掌握语音信号预处理及短时加窗的意义及基于matlab的实现方法。
二、实验原理及内容1.语音信号的录音、读入、放音等：练习matlab中几个音频处理函数，利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数，给出以下语音的波形图（），wavread 的用法参见mablab帮助文件。
利用wavplay或soundview放音。
也可以利用wavrecord自己录制一段语音，并进行以上操作(需要话筒)。
实验程序：I=wavread('');Fs=256;soundview(I,Fs);实验结果：2.语音信号的分帧：对语音信号进行分帧，可以利用voicebox工具箱中的函数enframe。
voicebox工具箱是基于GNU协议的自由软件，其中包含了很多语音信号相关的函数。
实验程序：I=wavread('');y=enframe(I,256,128);whos y I实验结果：Name Size Bytes Class AttributesI 9000x1 72000 doubley 69x256 141312 double3 . 语音信号的加窗：本步要求利用window函数设计窗口长度为256(N=256)的矩形窗(rectwin)、汉明窗(hamming)及汉宁窗(hann))，利用wvtool函数观察其时域波形图及频谱特性，比较得出结论。
观察信号加矩形窗及汉明窗后的波形，利用subplot与reshape 函数将分帧后波形、加矩形窗波形及加汉明窗波形画在一张图上比较。
取出其中一帧，利用subplot与reshape函数将一帧语音的波形、加矩形窗波形及加汉明窗波形画在一张图上比较将得出结论。
（1）利用wvtool函数观察其时域波形图及频谱特性，比较得出结论。
实验程序：N = 256;w = window(@rectwin,N);w1 = window(@hamming,N);w2 = window(@hann,N);wvtool(w,w1,w2)实验结果：（2）观察信号加矩形窗及汉明窗后的波形，利用subplot与reshape函数将分帧后波形、加矩形窗波形及加汉明窗波形画在一张图上比较。
语音信号采集和处理方法的分析
其中加 速或者减 速完 定要重 视采样间隔的设定 以及相关语音信号的混淆， 也就是 快或 者减慢 语音的速度以及 声音反转等，
说， 对语音 信号的采集 首先 就要 明确采样 间隔。 通常 情况下，
采样 的频率越高 ， 采样 的点数 就会 越加密集 ， 所得 到的离散信 用录 音机程 序采集 与处理语 音信号 的优 点就是不需要进 行相
设计分析 ・
语音信号采集和处理方法 的分析
韩大伟 熊 欣（ 河南工 程学院， 河南 郑州 ４ ５ １ １ ９ １ ）
摘 要： 语音是人类传递信息的一种最主要、 最有效、 最方便的交流形式。 语言是人类特有的交流方式， 而声音又是人类比较常用的交流工 具， 是传递信息的主要手段 ， 所以， 语音信号是人们感情交流以及思想沟通的主要途径 。 目 前， 人们已经进入到了 信息时代， 利用一些现代
其缺点就是一次录制语音 的时间不 的存储 空问； 如果限定了数 据量， 而采样 的时间又太少， 就会 致 压缩方式 以及采样频率等。 分 钟， 除此之外， 对采集 的语音信号处理一定要进行 使一些 数据被 排斥在外 。 采样 的频率太低 ， 采样点的间隔距 离 可 以多于１
在 时间上的离散 过程， 采样的时候一定要满足奈奎 斯特定理，
才可 以对语 音信号进 行有效的采样。 在语音信号采样 的时候，
一
采样频率等方 面的设 置， 同时也可 以根 据实际需要对 语音信号
进行 简单 的处理 ， 比如 ： 加大或者减小音量、 添加回音效果、 加 全可以实现变音的效果， 反转可以实现声音文件加密 的目的。 利
先进 的技 术方 法分析 语 音信号， 加 强对 语 音信号采 集与处理 的研 究 ， 使人们 可以更加 方便 的传 输、 获取 、 存 储 以及使 用相 关的语 音信 号， 对 于加快 社会 的发 展 与进 步有着非常重要 的现 实意义 。
语音信号采集和分析报告
语音信号的采集与分析一、背景介绍1、语音信号处理的相关内容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.2、工作流程：相关的信号与系统知识：傅里叶变换在信号处理中具有十分重要的作用,它通常能使信号的某些特性变得很明显,而在原始信号中这些特性可能含糊不清或至少不明显.在语音信号处理中,傅里叶表示在传统上一直起主要作用.其原因一方面在于稳态语音的生成模型由线性系统组成,此系统被一随时间作周期变化或随机变化的源所激励.因而系统输出频谱反映了激励与声道频率响应特性.另一方面,语音信号的频谱具有非常明显的语音声学意义,可以获得某些重要的语音特征(如共振峰频率和带宽等).根据语音信号的产生模型,可以将其用一个线性非时变系统的输出表示,即看作是声门激励信号和声道冲激响应的卷积.在语音信号数字处理所涉及的各个领域中,根据语音信号求解声门激励和声道响应具有非常重要的意义.例如,为了求得语音信号的共振蜂就要知道声道传递函数(共振峰就是声道传递函数的各对复共轭极点的频率).又如,为了判断语音信号是清音还是浊音以及求得浊音情况下的基音频率,就应知道声门激励序列.在实现各种语音编码,合成,识别以及说话人识别时无不需要由语音信号来求得声门激励序列和声道冲激响应. 3、相关MATLAB知识：MATLAB 语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件 ,它可以将声音文件变换为离散的数据文件 , 然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据,如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等, 信号处理是MATLAB 重要应用的领域之一。
实验一 语音信号的采集及预处理(变换矩形窗函数为boxcar)(2)
语音信号的采集及预处理1.语音信号的录音、读入、放音等[x,fs,nbit]=wavread('D:\2.wav'); %fs=10000,nbit=16y=soundview('D:\2.wav')2.语音信号的分帧程序：[x,fs,nbit]=wavread('D:\2.wav');len=256;inc=128;y=enframe(x,len,inc);figure;subplot(2,1,1),plot(x)subplot(2,1,2),plot(y)3.语音信号加窗：程序：N=256;w = window('rectangle',N);w1 = window('hamming',N);w2 = window('hanning',N);wvtool(w,w1,w2)4.预加重程序：[x,fs,nbit]=wavread('D:\2.wav');len=256;inc=128;y=enframe(x,len,inc);z=filter([1-0.9375],1,y)figure(2)subplot(2,1,1),plot(y)subplot(2,1,2),plot(z)语音信号的时域分析1.语音信号的录音、读入、放音等：利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数，给出以下语音的波形图（2.wav）。
[Y,FS,NBITS]= wavread('D:\2.wav')X= wavread('D:\2.wav')plot(X)2.短时能量分析：(1)首先对语音信号预加重；(2)对预加重后的语音信号进行分帧，帧长取N=256各样值点，帧移取128个样值点；(3)求短时能量。
org=wavread('D:\2.wav')wgt=filter([1 -0.9375],1,org)w1=enframe(wgt,256,128)amp=sum(abs(w1),2)plot(amp)3.短时过零率分析：求语音信号的短时过零率。
语音信号的采集与处理
语音信号的采集与处理一、设计目的：1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力；2、掌握Matlab使用方法，能熟练运用该软件设计并完成相应的信息处理；3、通过信息处理实践的课程设计，掌握设计信息处理系统的思维方法和基本开发过程。
二、设计内容和要求：1、PCI总线A/D卡1.1 PCI总线A/D卡的基本结构外围设备互连（PCI）总线是一种高性能局部总线，是为了满足外设间以及外设与主机间高速数据传输而提出来的。
在数字图形、图像和语音处理，以及高速实时数据采集与处理等对数据传输率要求较高的应用中，采用PCI总线来进行数据传输，可以解决原有的标准总线数据传输率低带来的瓶颈问题。
从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。
PCI总线取代了早先的ISA总线。
当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线，与现在PCIExpress总线，但是PCI能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。
不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。
这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。
在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备，T arget或Slave)。
总线上的所有时序的产生与控制，都由Master来发起。
PCI 总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
在各种自动测量﹑采集和控制系统中遇到的变量，大多时间上和幅度上都是连续变化的物理量，即模拟量。
而微型计算机只能对以二进制形式表示的信息进行运算和处理。
将模拟量转换为被计算机所认识和接收的数字量，这个过程叫做模拟/数字转换，简称A/D。
语音信号的采集
第一章语音信号的采集第一节语音信号采集的介绍在Matlab环境中,主要可以通过以下几种方法驱动声卡，采集语音信号:1．将声卡作为对象处理采集语音信号Matlab将声卡作为对象处理,其后的一切操作都不与硬件直接相关,而是通过对该对象的操作来作用于硬件设备（声卡）。
操作时首先要对声卡产生一个模拟输入对象(ai),给ai对象添加一个通道设置采样频率后,就可以启动设备对象,开始采集数据,采集完成后停止对象并删除对象。
2．调用wavrecord功能函数采集语音信号。
wavrecord功能函数只适用于windows95/98/N平台，它使用windows声音输入设备录制声音。
函数调用方式：wavrecord（N，fs，ch，nbits）；N：采集的样本数据量；fs：样本采集频率，为8000Hz、11025Hz、22050Hz和44100Hz 之一，默认值为11025Hz；ch：样本采集通道，1为单声道，2为双声道，默认值为1（单声道）；nbits：每个样本的位数（或称解析度），‘double’、‘single’或‘int16’为16位，‘uint8’为8位；3．运用audiorecorder 对象采集语音信号audiorecorder（fs，nbits，ch）可以创设一个audiorecorder对象。
fs：样本采集频率，为8000Hz、11025Hz、22050Hz和44100Hz之一，默认值为8000Hz；nbits：每个样本的位数，8位或16位，默认值为8位；ch：样本采集通道，1为单声道，2为双声道，默认值为1（单声道）；audiorecorder对象创设后，就可以进行相应的录音、暂停、停止、播放以及数据读取等操作。
第二节语音信号的采集过程配置好数据采集设备的参数后，使用start命令便可启动声卡开始语音信号的采集。
采集到的数据被暂时存放在PC机的内存里，理论上可采集的最大数据量是由PC机的内存容量决定的，这一点相对于一般的数据采集系统而言有较强的优势。
第4章 实验5-1 语音信号采集与回放实验
DSP应用技术
3.McBSP的结构及工作原理
McBSP通道：一个数据通道和一个控制通道
数据通道功能：完成数据的发送和接收。 控制通道功能：包括内部时钟的产生、帧同步信号 产生、对这些信号的控制以及多通道的选择等。 控制通道还负责产生接口信号送往CPU，产生同步事件 通知DMA控制器。
1122 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
➢y[k]经D/A转换为模拟信号y(t)。
33 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
DSP进行信号采集与输出方法
Codec
DSP
x(t)
A/D
McBSP
CPU
y(t)
D/A
本实验利用DSP对模拟信号进行处理的模块
➢模拟信号x(t)经过TLV320AIC23B (内含A/D转换器)转换为数 字信号x[k],由DSP的片上外设McBSP1读入；
1100 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
3.McBSP的结构及工作原理
➢VC5502有3个缓冲多通道串行口：McBSP0(本板与外扩接口相连 )、McBSP1(本板和Codec相连)和(McBSP2本板和UART复用) ➢McBSP：多通道缓冲串行口(Multi-channel Buffered Serial Port)，是串行口的一种。
1144 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
McBSP接口的数据接收和发送
➢数据接收，即读外部数据： 外部数据从DR引脚进入，首先存放在接收移位寄存器
RSR[1,2]中，当一个完整的字接收完毕后，结果将
被复制到接收缓冲寄存器RBR[1,2]，最后再由RBR[1,2]
语音信号采集与处理
xlabel('time n');
ylabel('fuzhi n');
figure(2)
freqz(x) %绘制原始语音信号的频率响应图
title('频率响应图')
n=length(x); %求出语音信号的长度
y1=fft(x,n) ; %傅里叶变换
y2=fftshift(y1); %对频谱图进行平移
grid
xlabel('频率／Hz')
ylabel('频率响应幅度')
title('Butterworth')
f1=filter(bz,az,z);
figure(10)
subplot(2,1,1)
plot(t,z) %画出滤波前的时域图
title('滤波前的时域波形');
subplot(2,1,2)
2、利用余弦函数构造一个高频噪声
1. 在Matlab中人为设计一固定频率5000Hz的噪声干扰信号。噪声信号通常为随机序列,在本设计中用余弦序列代替。干扰信号构建命令函数为d=[Au*cos(2*pi*5000*t)]'；x1=wavread('C:\2.wav')；x2=x1+d；
2. 给出的干扰信号为一个余弦信号，针对上面的语音信号,采集了其中一段。再对噪音信号进行频谱变换得到其频谱图,y2=fft(x2,1024)；从图中可以看出干扰信号，在4000Hz和 6000Hz频点处有一高峰 ,其中 5000Hz 正是本设计所要利用的。
《通信系统原理》
课程设计报告书
课题名称
语音信号处理实验指导书
语音信号处理实验指导书实验一：语音信号的采集与播放实验目的：了解语音信号的采集与播放过程，掌握采集设备的使用方法。
实验器材：1. 电脑2. 麦克风3. 扬声器或者耳机实验步骤：1. 将麦克风插入电脑的麦克风插孔。
2. 打开电脑的录音软件（如Windows自带的录音机）。
3. 在录音软件中选择麦克风作为录音设备。
4. 点击录音按钮开始录音，讲话或者唱歌几秒钟。
5. 点击住手按钮住手录音。
6. 播放刚刚录制的语音，检查录音效果。
7. 将扬声器或者耳机插入电脑的音频输出插孔。
8. 打开电脑的音频播放软件（如Windows自带的媒体播放器）。
9. 选择要播放的语音文件，点击播放按钮。
10. 检查语音播放效果。
实验二：语音信号的分帧与加窗实验目的：了解语音信号的分帧和加窗过程，掌握分帧和加窗算法的实现方法。
实验器材：1. 电脑2. 麦克风3. 扬声器或者耳机实验步骤：1. 使用实验一中的步骤1-5录制一段语音。
2. 将录制的语音信号进行分帧处理。
选择合适的帧长和帧移参数。
3. 对每一帧的语音信号应用汉明窗。
4. 将处理后的语音帧进行播放，检查分帧和加窗效果。
实验三：语音信号的频谱分析实验目的：了解语音信号的频谱分析过程，掌握频谱分析算法的实现方法。
实验器材：1. 电脑2. 麦克风3. 扬声器或者耳机实验步骤：1. 使用实验一中的步骤1-5录制一段语音。
2. 将录制的语音信号进行分帧处理。
选择合适的帧长和帧移参数。
3. 对每一帧的语音信号应用汉明窗。
4. 对每一帧的语音信号进行快速傅里叶变换（FFT）得到频谱。
5. 将频谱绘制成图象，观察频谱的特征。
6. 对频谱进行谱减法处理，去除噪声。
7. 将处理后的语音帧进行播放，检查频谱分析效果。
实验四：语音信号的降噪处理实验目的：了解语音信号的降噪处理过程，掌握降噪算法的实现方法。
实验器材：1. 电脑2. 麦克风3. 扬声器或者耳机实验步骤：1. 使用实验一中的步骤1-5录制一段带噪声的语音。
语音识别工作 原理
语音识别工作原理1. 概述语音识别是一种将口头语言转换成文字的技术，它的应用广泛，包括语音助手、语音转写、语音搜索等。
语音识别工作的核心在于将人类讲话的声音信号转化为计算机可以理解和处理的文字形式，这背后涉及到一系列复杂的处理步骤和算法。
2. 语音信号的采集语音信号的采集是语音识别的第一步，它涉及到声波的捕捉和转化。
通常采用的方式是通过麦克风将声波转化为电信号，并经过模数转换将其变为数字信号。
这些数字信号通常以一定的采样率和量化级别存储。
3. 预处理语音信号在采集过程中可能存在一些噪音和失真，这会对后续的识别性能造成不利影响。
因此，在进行语音识别之前，通常需要对语音信号进行预处理。
预处理的主要步骤包括去噪、降噪、增强等。
3.1 噪声去除噪声去除是预处理中的一项重要任务，它的目标是削弱或消除语音信号中的噪声。
常用的噪声去除算法包括谱减法、维纳滤波等。
3.2 特征提取特征提取是将语音信号转化为计算机可以处理的特征表示形式。
通常，语音信号会被分割成若干小片段，对每个片段提取特征。
常用的特征提取方法包括短时能量、短时过零率等。
4. 语音识别模型语音识别模型是语音识别系统的核心组成部分，它是通过对大量语音数据进行训练得到的。
常见的语音识别模型包括隐马尔可夫模型（HMM）和深度学习模型。
4.1 隐马尔可夫模型隐马尔可夫模型是一种经典的统计模型，它被广泛用于语音识别任务。
该模型假设语音信号的生成过程是一个隐藏的马尔可夫过程，并在此基础上建立模型进行识别。
4.2 深度学习模型近年来，深度学习技术在语音识别领域取得了重大突破。
深度学习模型，如循环神经网络（RNN）和卷积神经网络（CNN），能够从大规模数据中学习语音信号的表示，并实现高效准确的语音识别。
5. 解码解码是语音识别的最后一步，它将前面得到的特征序列转化为最终的文本输出。
解码过程中通常会使用语言模型来提高识别的准确性。
6. 总结语音识别工作的实现依赖于多个关键步骤，从语音信号的采集到最终的解码输出。
语音信号采集及处理报告
实验七语音信号采集及处理报告实验目的1.综合运用小学期所学习的知识，进行一次系统的设计。
2.分析男生女生声音的区别。
实验内容1.利用计算机的“录音机”功能，采集一段小于10s的音频信号（“语音信号采集及处理”），存于文件.wav；2.利用MATLAB的wavread函数，读取采集数据，提取其数据采集频率等参数，并分析频谱;3.对采集的语音信号加入噪声，送至播放器播放，并分析其频谱；4.根据加噪音频信号的频谱特征，设计数字滤波器对该音频信号进行处理，并给出设计指标；5.将滤波后的语音信号，送至播放器播放，从时域、频域分析滤波效果。
6.分析男声与女声“语音信号采集及处理”音频文件在时域与频域的异同，分析同一个人不同状态下“语音信号采集及处理”音频文件在时域与频域的异同，论证音频信号作为密码的可行性。
具体实验步骤及实验结果1.滤波测试：首先，用电脑中的录音机功能采集了两个字“数学”；以“.wav”格式存储在“F:\sssss\dage.wav”位置。
然后，用wavread函数读入这段数据。
由于我用的是电脑的麦克，录音结果为双声道，所以用x1=x*[1 0]';进行选取单声道数据。
并进行频谱分析和加入噪声处理并且生成音频文件。
分析噪声频谱和信号频谱的位置，合理设计滤波器。
然后让信号经过设计好的滤波器进行滤波并且生成音频文件。
与加噪前后的试听比较。
程序如下：clcclear[x,fs,N]=wavread('F:\sssss\dage.wav');x1=x*[1 0]';x2=x*[0 1]';N=length(x);n=1/fs;N1=N*n;t=0:n:N1-n;xz=x1+cos(10000*pi*t)';subplot(311);plot(t,x1);xlabel('原始信号（s）');subplot(312);plot(t,xz,'b');hold on;xlabel('加噪后信号（s）'); hx=fft(xz)/N;figure(2)subplot(211);plot(t/N1*fs,hx);xlabel('加噪后频谱（Hz）'); axis([0,2.5*10^4,-0.02,0.02]);%加入滤波器wp=1800;%通带频率ws=2300;%阻带频率rp=1;as=50;f2=400;% 500开始混叠450比较好T=0.00005;[Nn,wn]=buttord(wp/10000,ws/10000,rp,as); [b,a]=butter(Nn,wn);figure(3);freqz(b,a,fs,20000);[hz,w]=freqz(b,a,fs,20000);%进行滤波y=filter(b,a,xz);figure(1);subplot(313);plot(t,y);xlabel('滤波后信号（s）');hy=fft(y)/N;figure(2);subplot(212);plot(t/N1*fs,hy);xlabel('滤波后频谱（Hz）'); axis([0,2.5*10^4,-0.02,0.02]);wavwrite(y,fs,16,'C:\y.wav')wavwrite(y,fs,16,'C:\xz.wav')00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6-11原始信号（s ）00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6-22加噪后信号（s ）00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6-22滤波后信号（s ）0.51 1.522.5x 104-0.02-0.0100.010.02加噪后频谱（Hz ）00.51 1.52 2.5x 104-0.02-0.0100.010.02滤波后频谱（Hz ）可以看到经过滤波后信号中的噪声的频谱已经基本消失，滤波后信号也基本与原始相同。
语音信号的采集
语音信号的采集语音信号的采集-滤波-回放数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
随着现代通信的数字化,数字滤波器变得更加重要。
数字滤波器的种类很多，但总的来说可以分成两大类，一类是经典滤波器，另一类可称为现代滤波器。
从滤波特性方面考虑，数字滤波器可分成数字高通、数字低通、数字带通和数字带阻等滤波器。
从实现方法上考虑，将滤波器分成两种，一种称为无限脉冲响应滤波器，简称IIR（Infinite Impulse Response）滤波器，另一种称为FIR（Finite Impulse Response）滤波器[1]。
设计FIR数字滤波器的方法有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。
实验原理FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
有限长单位冲激响应（FIR）滤波器有以下特点： (1) 系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零；(2) 系统函数H(z)在|z|>0处收敛，极点全部在z=0处（因果系统）；(3) 结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。
FIR滤波器的系统函数用下式表示：。
H(n)就是FIR滤波器的单位脉冲响应。
FIR滤波器最重要的优点就是由于不存在系统极点，FIR滤波器是绝对稳定的系统。
相较于IIR滤波器,FIR滤波器有以下的优点：（1）可以很容易地设计线性相位的滤波器。
线性相位滤波器延时输入信号，却并不扭曲其相位。
（2）实现简单。
在大多数DSP处理器，只需要对一个指令积习循环就可以完成FIR计算。
（3）适合于多采样率转换,它包括抽取(降低采样率)，插值(增加采样率)操作。
语音信号的采集与分析
南昌工程学院《语音信号的采集与分析》课程设计题目语音信号的采集与分析课程名称语音信号处理系院信息工程学院专业通信工程班级 10通信工程2班学生姓名刘敏学号 2010103362设计地点电子信息楼指导教师邹宝娟设计起止时间：2013年12月9日至2013年12月20日目录一、需求分析 (4)1.1选题背景及意义 (4)1.2设计要求 (4)二、系统总体设计 (4)2.1 系统设计思路 (4)2.2 功能结构图及功能说明 (4)2.3 工作原理 (6)三、系统详细设计 (6)3.1 语音信号的matlab仿真的数据分析 (6)3.2 程序代码分析 (12)四、调试与维护 (14)4.1 调试过程的问题与维护 (14)五、结束语 (15)六、参考文献 (16)七、指导教师评阅（手写） (17)一、需求分析1.1选题背景及意义该设计主要是介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。
1.2设计要求(1)通过PC机录制自己的一段声音“南昌工程学院刘敏”；(2)运用MATLAB中信号处理相关的函数对语音信号进行时域、频域上的分析，如短时能量，短时平均过零率，语谱图等；(3)运用MATLAB对语音信号进行综合与分析，包括语音信号的调制，叠加，和滤波等。
二、系统总体设计2.1 系统设计思路系统的整体设计思路包括语音信号的录制，语音信号的采集，语音信号的分析，其中语音信号的分析又包括了语音信号的时域分析和频域分析，语音信号的加噪处理和滤噪设计分析。
2.2 功能结构图及功能说明实际工作中，我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，声卡可以完成语音波形的A/D转换，获得WAVE文件，为后续的处理储备原材料。
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语音信号的采集和播放
随着数字信号处理算法在DSP上的实现，基于DSP处理器的语音处理也得到了更广泛的应用。
语音信号具有随机性强、应用广泛和实时性要求高等特点。
DSP较其他类型处理器处理速度快、运算能力强的特点使它在语音处理方面的应用优势显著。
语音信号的处理包括信号采集、处理、传输、存储和播放等一系列过程。
其中，语音信号的采集、传输和播放属于语音信号的控制，满足一般的标准操作即可；而语音信号的处理和存储与应用类型有很大的联系，不同的应用要求的处理和存储算法也不一样。
语音信号的采集和播放是语音信号处理的基础，在基于DSP的语音处理系统中，DSP通过控制APD芯片采集和播放语音信号，再通过DSP实现各种语音处理算法。
在TI各个系列DSP芯片中，16位的C54XX因其指令简单、接口连接方便而在语音处理系统中得到广泛应用。
1 实现目标
系统要求使用DSP和APD芯片实现语音信号的采集，然后将语音信号存储到DSP的RAM中，最后实现语音信号的播放。
2 硬件实现
2.1 解决思路
系统采用的主处理器是TMS320VC5402，利用芯片提供的多通道缓冲串口McBSP实现与APD芯片的连接。
系统采用的TLC320AD50的APD芯片采集和播放语音信号。
AD50使用过采样技术提供APD和DPA的高分辨率低速信号转换。
该器件包括两个串行的转换通道，在DPA之前有内插滤波器，APD 之后有抽取滤波器，由此可以降低AD50的本底噪声。
在AD50正常工作以前，必须对它进行初始化。
初始化的主要工作是配置AD50的四个控制寄存器CR1，CR2，CR3和CR4。
控制寄存器的读写是通过二次通信来实现的。
AD50启动二次通信有硬件和软件两种方式，硬件方式相对容易实现，DSP通过内部寄存器将XF引脚置高，进而控制与其连接的FC引脚到高，然后向McBSP串口写16位的控制字，低8位是AD50的控制寄存器初始化字，高8位选择要初始化的寄存器及操作。
软件方式则是当AD50工作于15位模式时，将DSP输出到AD50的数据的D0位置1，即可进行二次通信。
系统采用的是硬件实现的方式，在二次通信中，D0~D7为写入控制寄存器的数据或从寄存器读出的数据，D8~D12的内容决定选择哪个控制寄存器，D13决定是读操作还是写操作。
D8~D13位确定的具体操作情况如表1所示。
表1 D8~D13位确定的具体操作情况
2.2 硬件设计
语音信号的采集和播放系统的硬件设计主要包括语音信号的输入输出模拟通道、DSP和AD50的连接、DSP和AD50的周边设备连接等。
其中，DSP和AD50的周边设备连接包括电源电路、时钟电路、复位电路、存储器扩展电路和去耦电路等，这些电路的连接可查看相关芯片资料。
语音信号的前后端处理主要由输入输出模拟通道组成。
这两个电路的主要作用是将信号进行处理，尽量避免因输入输出引入的噪声。
同时，还可以调整输入输出的放大系数，使语音信号适合各种不同的功放，得到最佳的语音效果。
为了达到更好的效果，AD50的模拟信号输入采用差分输入方式，即使用两个运算放大器，将单端输入信号转换成差分输入信号，电路连接如图1所示。
使用差分信号，信号一正一负同时进入采集系统，如果此时有随机噪声出现，通过正负信号的加减，可以有效消除部分噪声。
图1 差分输入电路图
AD50的DPA输出为差分信号，可以直接驱动6008的负载。
输
出电路如图2所示。
图2 差分输出电路图
DSP通过多通道缓冲串口连接AD50。
DSP最多可以使一个缓冲串口与3个AD50芯片连接。
系统采用DSP为主设备、AD50为从设备的连接方法。
如图3所示，AD50的时钟信号MCLK由DSP的定时器0的输出TOUT0提供，时钟频率可以通过设置定时器0来改变。
AD50的移位时钟输出SCLK连接到DSP的缓冲串口0的接收时钟引脚CLKR0，帧同步信号FS连接带DSP缓冲串口0的FRX0。
AD50的FC引脚连接到DSP的通用IPO引脚XF，用于控制二次串行通信。
图3中DSP的DR0为输入，其余均为输出。
图3 二次串行通信电路
3 软件设计
系统用于实现语音信号的采集和播放，收到数据后，AD50对数
据进行模数转换，变成数字语音信号后存储于内部RAM，然后输出到AD50，AD50进行数模转换后输出到相应的后端处理电路，最后由后端电路将输入的语音信号转变成语音输出到音响设备，因此程序设计比较简单易于实现。
主要包括以下几个方面：
(1) DSP的初始化。
包括定时器0的初始化，以确保TOUT0引脚能输出正确的时钟信号到AD50，使AD50能根据该时钟信号进行采样。
初始化缓冲串口时，应使DSP工作于主设备方式，CLKR0和FSX0引脚设为输出。
DSP初始化完成后，在DSP的TOUT0，CLKR0，FSX0这3个引脚可以看到连续输出的脉冲。
(2)AD50的初始化。
此时主要是设置DSP的XF引脚输出为高，以启动AD50的二次通信，在正确设置AD50的4个控制寄存器以后，AD50开始采样数据。
此时检测AD50的DOUT引脚，能发现引脚有连续的信号输出。
(3)设置DSP中断。
DSP的中断负责从缓冲串口读取数据，可以在CCS中查看读取的数据是否正确，如果每次读取的都是0或者同一个数据，说明AD50没有正常工作，此时需检查DSP或者AD50是否初始化成功。
(4)数据存储。
DSP从缓冲串口读取数据存放到RAM，连续存放500或者1000个数据，可以通过CCS的画图功能看到采集到的数据。
这时主要判断采样频率是否正确、有没有数据丢失等。
(5)数据输出。
将RAM中的数据直接送到AD50的DPA单元，转换成模拟信号后输出。
这时从AD50的模拟信号输出端可以看到和
输入端一样的信号。
下面给出一个MATLAB程序，读入一个采样频率为22.050 kHz、16位单声道的WAV文件，然后播放并做语音信号的波形图、频谱图和倒谱图，具体程序如下：
[y，fs] = wavread('c：\wav\wav1.wav')； %读一个已保存的W A V语音文件
wavplay（y)；%播放语音文件
t=(0：length(y)-1)/fs；%计算语音播放时间
subplot(3，1，1)；%确定语音波形的显示位置
plot(t，y)；%画波形图
legend(‘波形图')；
xlabel('时间(s)')；%X 轴的标题
ylabel('幅度')；%Y轴的标题
x=fft(y.*hamming(length(y)))；%加hamming 窗快速傅立叶变换
fm=5000*length(x)/fs；%限定频率范围
f=(0：fm)*fs/length(x)；%确定频率刻度
subplot(3，1，2)；%确定语音波形的显示位置
plot(f，20*log10(abs(x(1：length(f)))+eps))；%画频谱图
legend(‘频谱图')；
xlabel(‘频率（Hz）')；
ylabel(‘频谱幅度（dB）')；
c=fft(log(abs(x)+eps))；% 倒频谱计算
ms1=fs/1000；
ms20=fs/50；
q=(ms1：ms20)/fs； %确定倒频刻度
subplot(3，1，3)；
plot(q，abs(c(ms1：ms20)))； %画倒谱图
legend(‘倒谱图')；
xlabel(‘倒频（ｓ）')；
ylabel(‘倒频谱幅度')；
将程序略做修改，不存储采集到的数据到RAM，而是直接播放，通过CCS编译环境将修改后的软件进行编译后载入DSP运行，可以通过ViewPGraphP (TimePFrequency)对比采集到的波形和从RAM中读取到APD芯片的波形，可以看到波形的频率和相位一致，说明系统搭建成功。
按照应用的目的不同，进一步改进程序，如加入语音编解码或语音识别程序，可以方便实现功能扩展。
4 小结
系统实现了语音信号的实时采集和播放，也搭建了一个语音信号处理的基本平台。
在系统的基础上，可以在DSP的外围电路扩展FLASH，保存语音信号；也可以通过HPI接口连接到计算机，进行相应的处理；还可以在系统软件中加入语音编码解码算法、语音识别算法等进行功能的扩展。
更为突出的是，该系统电路连接简单、编程容易、成本低，可称为语音处理平台的模板。