推荐-基于MATLAB的声音的延迟与混响课程设计任务书

课程设计任务书

题目:基于MATLAB的声音延迟与混响

初始条件:

①MATLAB软件

②数字信号处理与声音处理基础知识

要求完成的主要任务:

①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法；

②能够运用相关软件进行模拟分析；

③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法；

④提高正确地撰写的基本能力。

参考书目:

1.刘泉，数字信号处理原理与实现（第二版），电子工业出版社，20XX；2．张雄伟，DSP集成开发与应用实例，第1版，电子工业出版社，20XX；

3. 张洪涛等，数字信号处理，第一版，华中科技大学出版社，20XX

4. 彭启琮等，DSP技术的发展与应用，第二版，高等教育出版社，20XX

5. 杨述斌等，数字信号处理实践教程，第一版，华中科技大学出版社，20XX 时间安排

17周仿真设计

18周鉴主15楼答辩

指导教师签名：__________________

年月日系主任（或责任教师）签名：____________

年月日

目录

摘要

数字信号处理技术自诞生以来，有了快速的发展，主要是研究用数字或符号序列表示和处理信号，被广泛应用于各个领域。本次设计是用MATLAB语言对语音信号进行采样分析，并设计数字滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后信号特性的变化。用MATLAB开发环境设计用户图形界面使布局编程简化。

ABSTRACT

Digital signal processing technology since its birth had rapid development. the technology is to study the sequence of numbers or symbols used to represent and signal processing, it is widely used in various field. the design is to use the

MATLAB language sampling and analysis of voice signal, and digital design for signal filtering, paring before and after filtering the signal properties change .GUI interface provided with MATLAB development environment for designing the layout of graphical user interface makes programming simpler.

1 绪论

数字信号处理是随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一门新兴而古老的学科，它在新的领域如生物医学工程、声学、雷达、地震不、语音通信、数据通信、核科学等学科发挥着重要的作用，而它所采用的各种方法及众多应用已有悠久的历史；同时也是一门具有很强的理论性与实践性，且理论和技术发展都十分迅速的前沿性学科。随着数字化时代的来临，科学技术的进步而生产发展需求的与日俱增，促进了数字信号处理学科的发展，产生了各种巧妙的信号处理算法；特别是计算机技术的飞速发展，为数字信号处理增添了巨大的生命力。

数字信号处理主要是研究用数字或符号序列表示和处理信号。处理的目的可以是削弱信号中的多余内容，滤除混杂的噪声和干扰，或者是将信号变换为容易分析和识别的形式，便于估计和选择它的特征参数。例如通过分析和运算，可以估计脑电图或心电图中的某种特征参数，帮助医生查找病因和分析病情，确定合理的治疗方案；又如，信号在传输时，要受到各种干扰，包括失真、衰落和混入的背景噪声，信号处理要排除这些干扰。

声音信号是一维连续信号,而计算机只能处理离散信号。为了从离散信号还原连续信号,根据采样定理,可以确定采样频率的最小值。wav文件是一种数字声音文件格式,本课程设计基于Matlab分析了wav声音文件频谱与声音的关系。通过采集个人的一段声音进行频谱分析等处理，然后设计数字滤波器处理这个原始声音的wav文件,并比较滤波以后输出声音信号与原声音信号的异同。

1.1设计任务

(1)利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s左右，并对录制的信号进行采样。

(2)语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。

(3)将信号加入延时和混响，再分析其频谱，并与原始信号频谱进行比较。

(4)设计几种特殊类型的滤波器：单回声滤波器，多重回声滤波器，无限个回声滤波器，全通结构的混响器，并画出滤波器的频域响应。

(5)用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波。

(6)分析得到信号的频谱，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。

(7)回放语音信号。

1.2 设计要求

(1)熟悉离散信号和系统的时域特性。

(2)熟悉语音信号的特点。

(3)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。

(4)掌握序列快速傅里叶变换方法。

(5)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。

(6)掌握MATLAB设计各种数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方法

2 设计的总体方案与原理

2.1 设计的总体方案图

语音信号的延时和混响设计方案框图1

2.2 程序流程图

语音信号的延时和混响设计程序流程图2

2.3 设计的详细原理

2.3.1 信号采样

（1）采样频率

采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。

（2）采样位数

即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。声卡的位客观地反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度。声卡的主要的作用之一是对声音信息进行录制与回放，在这个过程中采样的位数和采样的频率决定了声音采集的质量。

2.3.2 混响与延时

(1)混响效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延时声阵列非常密集、复杂，所以模拟混响效果的程序也复杂多变。常见参数有以下几种：混响时间：能逼真的模拟自然混响的数码混响器上都有一套复杂的程序，其上虽然有很多技术参数可调，然而对这些技术参数的调整都不会比原有的效果更为自然，尤其是混响时间。

高频滚降：此项参数用于模拟自然混响当中，空气对高频的吸收效应，以产生较为自然的混响效果。一般高频混降的可调范围为0.1~1.0。此值较高时，混响效果也较接近自然混响；此值较低时，混响效果则较清澈。

扩散度：此项参数可调整混响声阵密度的增长速度，其可调范围为0~10，其值较高时，混响效果比较丰厚、温暖；其值较低时，混响效果则较空旷、冷僻。

预延时：自然混响声阵的建立都会延迟一段时间，预延时即为模拟次效应而设置。

声阵密度：此项参数可调整声阵的密度，其值较高时，混响效果较为温暖，