基于MATLAB语音信号处理(2)

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1.2.2 开发环境

主要的开发环境是用来介绍本系统所采用的操作系统以及开发语言。

(1) 操作系统：Windows 7

(2) 开发语言：Matlab 7.0

2 语音信号处理理论依据

2.1 语音信号的特性

首先，在频域中，语音信号有一个特点，就是绝大多数频谱分量将专注于一个范围，范围为300Hz左右~ 3400Hz。于是，将语音信号经过滤波器对其进行滤波的处理，可以将这个范围内的信号频率刷选出来，之后通过选取合适的采样频率，对采样之后的信号进行变换，从而得到相应的离散语音信号。

其次，在时域中，语音信号也有一个其独有的特质称之为短时性，就是说整体上，语音信号的这个特征是随时间转变而改变的，但在一个比较短的时间间隙中，语音信号维持平稳趋势，并且在清音阶段会显示出随机噪声的特点，在浊音阶段显示出周期性的特征。

2.2 语音信号处理使用的工具

MATLAB是一种在数据矩阵方面有独特优势的计算机语言。现在的MATLAB在不断的完善自己的技能，它将功能量强大的数值计算变得可视集成化，并通过扩充自身的内置函数等来提高自己在市场上的优势。随着MATLAB功能的越来越强大，它在数据分析以及处理上有着不可忽视的优势，现在运用它对语音信号进行分析处理可谓是越来越方便，而且还有可视化这个优点。Matlab是一个最早的商业数学软件，已成为一个必须拥有的高水平的技能，用它来促进标准软件解决科学计算中的各种问题的应用。这种语言的优点还有很多，例如：语言简洁、高效率的程序编写、具有强大的画图功能等。结合上述的原因，这次的语音信号分析本设计选择了MATLAB。

2.3信号产生过程中的Matlab分析源]自-751-!论~文"网·www.751com.cn/

有两种类型的信号：一是通过MATLAB的数据采集工具箱，实现了硬件和软件之间的数据通信。因为Matlab拥有了比较适用的程序接口以及发表平台，Matlab已能实现外部的数据和程序跟自身所带的进行交互，不但将数值计算及图形显示功能完美的进行展示，还能避开在进行信息好处理中效率低的缺点。信号经过各种不同类型的标准接口进入信号处理系统内部后，在系统开放的保存空间中将数据信息封起来，继而调用相应的函数及命令把这个转换成矩阵形式，以满足后续的信号分析。二是在程序的设计阶段，其能通过所提供的波形来实现函数，比如方波、三角波等；也可以根据用户自己所需要的来进行参考设计。

2.4 数字滤波器的原理及设计

2.4.1 数字滤波器的原理

数字滤波器中有加法运算，乘法运算以及单位延时器。实现的方法有两种：（1）利用通用计算机编程，即软件实现；（2）另外一种是用专用硬件实现。输入和输出是一个数字信号的滤波。数字滤波器是根据已经准备好的算法，将输入的离散时间信号改变成所需的输出的信号，它是一种具有独特功能的装置，也是一个离散时间系统。可靠性好、精度比较高、便于集成等都是它的优点。

2.4.2数字滤波器的比较

这个设计在MATLAB上考虑了IIR和FIR滤波器的不同种类型的滤波器，以此来对采集的语音信号进行滤波处理。一个递归结构IIR滤波器，即反馈回路结构。IIR滤波器可分为具有反馈回路的级联型、并联型、直接型I型、典范型这四种类型结构，一般由相加、延迟、乘以相关系数等一系列基本运算构成，当极点出现在了单位圆内，就此能获得阶次比较低的IIR滤波器，它将用到的保存单元相对比较少文献综述，效率会提高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。IIR幅频特性相对而言比较精准，能将这个运用在对相位信息不敏锐的信号中去。