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机械设计matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械设计中常用的MATLAB命令和功能；2. 学会运用MATLAB进行机械系统建模、仿真和优化；3. 掌握运用MATLAB解决机械设计中的实际问题的方法和步骤。
技能目标：1. 能够运用MATLAB进行数据分析和处理，提高数据处理能力；2. 能够熟练使用MATLAB进行机械设计绘图，提高绘图技能；3. 能够独立完成机械设计相关MATLAB程序编写和调试，提升编程能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计MATLAB课程的学习兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，强调实际操作与理论知识的相结合；3. 增强学生的团队协作意识，培养合作解决问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合机械设计与MATLAB软件应用，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
学生特点：学生具备一定的机械设计基础知识，对MATLAB软件有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合课程性质和学生特点，采用任务驱动、案例教学等方法，使学生在实践中掌握知识，提高技能，培养情感态度价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. MATLAB基础命令与操作：介绍MATLAB的基本命令、数据类型、矩阵运算等，为学生后续学习打下基础。
（对应教材第一章）2. MATLAB绘图与可视化：讲解MATLAB绘图功能，如二维、三维图形绘制，让学生能够将机械设计结果可视化。
（对应教材第二章）3. 机械系统建模与仿真：结合教材第三章内容，教授学生如何使用MATLAB 进行机械系统的建模、仿真和结果分析。
4. 机械设计优化方法：介绍教材第四章内容，使学生掌握运用MATLAB进行机械设计优化的基本方法。
5. MATLAB在机械设计中的应用案例：分析教材第五章案例，让学生了解MATLAB在机械设计领域的实际应用。
6. 实践操作与项目实战：组织学生进行实践操作，结合教材内容开展项目实战，巩固所学知识，提高实际操作能力。
matlab的卷积码课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握卷积码的基本概念、原理及其在通信系统中的应用。
2. 学会使用MATLAB软件进行卷积码的编码、译码及性能仿真。
3. 了解卷积码与线性分组码的区别，理解其优缺点及适用场景。
技能目标：1. 能够运用MATLAB编写卷积码的编码、译码程序，实现对通信信号的仿真。
2. 能够分析并解释卷积码的编码、译码过程，掌握卷积码性能参数的调整方法。
3. 能够利用所学知识解决实际问题，具备一定的通信系统设计与优化能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信原理和MATLAB软件的兴趣，激发学生的学习热情。
2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力。
3. 培养学生严谨、细致的科学态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为通信原理与MATLAB实践相结合的课程，强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生已具备一定的通信原理基础，对MATLAB软件有一定了解，但可能对卷积码及其应用尚不熟悉。
教学要求：结合学生特点，课程目标分解为具体的学习成果，教学过程中需注重启发式教学，引导学生主动探索、动手实践，提高学生的综合运用能力。
同时，注重评估学生的知识掌握、技能运用及情感态度价值观方面的表现。
二、教学内容1. 卷积码基本理论：- 卷积码的定义与分类- 卷积码的编码原理- 卷积码的译码原理- 卷积码的性能分析2. MATLAB实现卷积码：- MATLAB软件操作简介- 卷积码编码程序的编写与调试- 卷积码译码程序的编写与调试- 性能仿真与分析3. 实践案例：- 通信系统中的卷积码应用实例- 卷积码性能参数调整对通信系统性能的影响- 不同卷积码编码方案的对比分析教学大纲：第一周：卷积码基本理论的学习，包括定义、分类、编码与译码原理。
第二周：MATLAB软件操作及卷积码编码程序的编写与调试。
第三周：卷积码译码程序的编写与调试，性能仿真与分析。
数字图像处理matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字图像处理的基本概念，掌握图像的表示和存储方式；2. 学会使用MATLAB软件进行数字图像处理，掌握相关函数和工具箱的使用方法；3. 掌握图像增强、滤波、边缘检测等基本图像处理技术；4. 了解图像分割、特征提取等高级图像处理技术。
技能目标：1. 能够运用MATLAB进行图像读取、显示和保存操作；2. 能够独立完成图像的增强、滤波等基本处理操作；3. 能够运用边缘检测算法对图像进行处理，提取关键特征；4. 能够根据实际需求选择合适的图像处理技术，解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字图像处理技术的兴趣，激发其学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其学会在团队中分享和交流；3. 培养学生严谨的科学态度，使其注重实验数据的真实性；4. 培养学生的创新思维，鼓励其探索新方法，提高解决问题的能力。
本课程旨在通过数字图像处理MATLAB课程设计，使学生在掌握基本理论知识的基础上，运用MATLAB软件进行图像处理实践。
课程注重理论与实践相结合，培养学生具备实际操作能力，并能运用所学知识解决实际问题。
针对学生的年级特点，课程目标既注重知识技能的传授，又关注情感态度价值观的培养，为学生今后的学习和工作奠定基础。
二、教学内容1. 数字图像处理基础- 图像表示与存储（RGB、灰度、二值图像）- 图像类型转换- MATLAB图像处理工具箱介绍2. 图像增强- 直方图均衡化- 伽玛校正- 图像锐化3. 图像滤波- 均值滤波- 中值滤波- 高斯滤波- 双边滤波4. 边缘检测- 索贝尔算子- 拉普拉斯算子- Canny边缘检测5. 图像分割- 阈值分割- 区域生长- 分水岭算法6. 特征提取与描述- 霍夫变换- SIFT算法- ORB算法教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。
教学大纲明确分为六个部分，分别对应数字图像处理的基础知识、图像增强、滤波、边缘检测、图像分割和特征提取与描述。
matlab控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能掌握MATLAB软件的基本操作，并运用其进行控制系统的建模与仿真。
2. 学生能理解控制系统的基本原理，掌握控制系统的数学描述方法。
3. 学生能运用MATLAB软件分析控制系统的稳定性、瞬态响应和稳态性能。
技能目标：1. 学生能运用MATLAB软件构建控制系统的模型，并进行时域和频域分析。
2. 学生能通过MATLAB编程实现控制算法，如PID控制、状态反馈控制等。
3. 学生能对控制系统的性能进行优化，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对自动化技术的兴趣和热情，提高创新意识和实践能力。
2. 学生在团队协作中，学会沟通与交流，培养合作精神和集体荣誉感。
3. 学生能认识到控制系统在现代工程技术中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的数学基础和控制理论基础知识，对MATLAB软件有一定了解。
教学要求：教师需采用案例教学法，引导学生运用MATLAB软件进行控制系统设计，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 控制系统概述：介绍控制系统的基本概念、分类及发展历程，使学生了解控制系统的基本框架。
- 教材章节：第一章 控制系统概述2. 控制系统的数学模型：讲解控制系统的数学描述方法，包括微分方程、传递函数、状态空间方程等。
- 教材章节：第二章 控制系统的数学模型3. MATLAB软件操作基础：介绍MATLAB软件的基本操作，包括数据类型、矩阵运算、函数编写等。
- 教材章节：第三章 MATLAB软件操作基础4. 控制系统建模与仿真：利用MATLAB软件进行控制系统的建模与仿真，分析系统的稳定性、瞬态响应和稳态性能。
- 教材章节：第四章 控制系统建模与仿真5. 控制算法及其MATLAB实现：讲解常见控制算法，如PID控制、状态反馈控制等，并通过MATLAB编程实现。
水文预报课程设计(matlab程序)一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握水文预报的基本原理和方法，能够运用MATLAB程序进行水文预报的计算和分析。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解水文预报的基本概念、原理和方法，掌握MATLAB程序的基本语法和操作。
2.技能目标：学生能够运用MATLAB程序进行水文预报的计算和分析，能够解释和分析预测结果。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到水文预报对于水资源管理和防灾减灾的重要性，培养学生的责任感和使命感。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.水文预报的基本概念和原理：包括水文过程、水文周期、水文预报方法等。
2.MATLAB程序的基本语法和操作：包括变量定义、数据处理、函数调用、程序控制等。
3.水文预报MATLAB程序的设计和实现：包括数据输入输出、模型建立、预测计算、结果分析等。
三、教学方法为了达到课程目标，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解水文预报的基本概念和原理，MATLAB程序的基本语法和操作。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用水文预报的原理和方法。
3.实验法：通过上机实验，使学生掌握MATLAB程序的设计和实现，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：《水文预报（matlab程序）》教材，用于学生自学和教师讲解。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入了解水文预报的原理和方法。
3.多媒体资料：制作PPT课件，通过图文并茂的形式，使学生更好地理解水文预报的原理和方法。
4.实验设备：提供计算机实验室，供学生上机实验和练习。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现进行评估，占总评的20%。
课程设计任务书学生姓名：董航专业班级：电信1006班指导教师：阙大顺，李景松工作单位：信息工程学院课程设计名称：Matlab应用课程设计课程设计题目：Matlab运算与应用设计5初始条件：1.Matlab6.5以上版本软件；2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、线性代数及相关书籍等；3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.课程设计内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成；2.本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结。
具体设计要求包括：①初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作；②MATLAB的数值计算：创建矩阵矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计；③基本绘图函数：plot, plot3, mesh, surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定等；④使用文本编辑器编辑m文件，函数调用；⑤能进行简单的信号处理Matlab编程；⑥按要求参加课程设计实验演示和答辩等。
3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：①目录；②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；⑤课程设计的心得体会（至少500字）；⑥参考文献（不少于5篇）；⑦其它必要内容等。
时间安排：1.5周（分散进行）参考文献：[1](美)穆尔,高会生,刘童娜,李聪聪．MA TLAB实用教程(第二版) . 电子工业出版社,2010.[2]王正林,刘明．精通MATLAB(升级版) .电子工业出版社,2011.[3]陈杰. MA TLAB宝典(第3版) . 电子工业出版社,2011.[4]刘保柱,苏彦华,张宏林. MATLAB 7.0从入门到精通(修订版) . 人民邮电出版社,2010.指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 MATLAB的简介 (1)2课程设计内容 (4)2.1 (5)2.2 (2)2.3 (2)2.4 (2)2.5 (2)2.6 (2)2.7 (2)2.8 (2)2.9 (2)2.10 (2)3课程设计心得体会 (1)4参考文献 (1)1 Matlab 软件简介1.1 MATLAB产生的历史背景MATLAB 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。
机械设计matlab课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握机械设计的基本理论、方法和流程，了解Matlab在机械设计中的应用。
技能目标要求学生能够熟练使用Matlab软件进行机械设计计算和仿真，提高解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作精神和责任感，激发对机械设计的兴趣和热情。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果。
学生将能够：1.描述机械设计的基本理论、方法和流程。
2.运用Matlab进行机械设计计算和仿真。
3.解决实际工程问题，展示创新意识和团队合作精神。
4.表达对机械设计的兴趣和热情，培养责任感。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
本课程的教学大纲如下：1.机械设计基本理论：介绍机械设计的基本概念、原理和方法，包括力学分析、零件设计等。
2.Matlab在机械设计中的应用：学习Matlab软件的基本操作，掌握机械设计计算和仿真的方法。
3.实际工程问题解决：通过案例分析，培养学生运用所学知识和技能解决实际工程问题的能力。
4.创新意识和团队合作精神培养：引导学生参与项目实践，培养团队协作能力和创新思维。
教学内容的安排和进度如下：1.教材章节一：机械设计基本理论2.教材章节二：Matlab在机械设计中的应用3.教材章节三：实际工程问题解决4.教材章节四：创新意识和团队合作精神培养三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解机械设计的基本理论和方法，引导学生掌握核心概念。
2.讨论法：学生进行小组讨论，促进思维碰撞，培养团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际工程案例，培养学生解决实际问题的能力。
4.实验法：安排Matlab实验课程，让学生亲手操作，加深对软件应用的理解。
matlab笑脸检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB基本图像处理函数，如 imread、imshow 等；2. 了解人脸检测的基本原理，理解并掌握 Haar 特征分类器的使用方法；3. 学习利用 MATLAB 进行笑脸检测的基本步骤和编程技巧。
技能目标：1. 能够运用 MATLAB 独立读取、显示和保存图像；2. 能够运用 Haar 特征分类器进行人脸检测，并在此基础上实现笑脸检测；3. 能够对笑脸检测程序进行调试和优化，提高检测准确率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对图像处理和计算机视觉领域的兴趣，激发学生探索未知、勇于创新的精神；2. 培养学生的团队协作意识，使学生学会在项目中分工合作，共同解决问题；3. 增强学生的实践能力，让学生认识到理论联系实际的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过MATLAB笑脸检测项目的实践，使学生在掌握图像处理和笑脸检测基本知识的基础上，提高编程技能和实际应用能力。
课程目标具体、可衡量，有助于教师进行教学设计和评估，同时有助于学生明确学习成果，提高学习积极性。
二、教学内容1. MATLAB图像处理基础知识：- 图像读取、显示和保存（imread、imshow、imwrite）；- 图像类型和数据结构；- 基本图像处理函数（如滤波、边缘检测等）。
2. 人脸检测原理及方法：- 人脸检测概述；- Haar特征分类器原理；- Viola-Jones人脸检测算法。
3. 笑脸检测实现：- 基于Haar特征的笑脸检测；- MATLAB编程实现笑脸检测；- 程序调试与优化。
4. 教学内容安排与进度：- 第一周：MATLAB图像处理基础知识学习；- 第二周：人脸检测原理及方法学习；- 第三周：笑脸检测编程实践；- 第四周：程序调试与优化，总结反馈。
5. 教材章节及内容：- 第1章：图像处理基础；- 第2章：人脸检测与识别；- 第3章：MATLAB图像处理与计算机视觉；- 附录：相关案例和源代码。
matlab快速解耦课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Matlab软件在解耦控制中的应用，掌握其基本操作和函数使用。
2. 学习解耦控制理论，理解线性系统解耦的条件和步骤。
3. 了解解耦控制在实际工程中的应用案例，培养学生理论联系实际的能力。
技能目标：1. 能够运用Matlab软件进行系统建模、求解和解耦控制设计。
2. 学会使用Matlab进行数据分析，绘制相关图表，并解释结果。
3. 培养学生团队协作能力，通过分组讨论和项目实践，提高问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 强化学生的实践操作能力，使其认识到理论与实践相结合的重要性。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，提高其自主学习和终身学习能力。
本课程针对高年级本科生或研究生，侧重于实际操作和理论应用。
根据课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养具备实际操作能力和创新精神的优秀人才。
二、教学内容1. 解耦控制理论基础- 线性系统解耦条件与方法- 状态空间表达式与解耦矩阵- 相关课本章节：第三章线性系统解耦控制2. Matlab软件操作与使用- Matlab基本操作与界面介绍- 系统建模与仿真- 数据分析与图表绘制- 相关课本章节：第四章Matlab在解耦控制中的应用3. 实际案例分析与项目实践- 工程案例介绍：电机控制系统解耦设计- 分组讨论与协作- 项目实践：设计简单的解耦控制系统- 相关课本章节：第五章实际应用案例分析4. 教学进度安排- 理论学习：共计6课时- 软件操作与案例分析：共计4课时- 项目实践与总结：共计4课时教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
教学大纲明确教学内容安排和进度，结合课本章节进行讲解，注重理论与实践相结合，提高学生对解耦控制理论的理解和实际应用能力。
matlab光学仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB软件的基本操作和常用命令；2. 理解光学仿真原理，了解光学仿真中常用的数学模型；3. 学会运用MATLAB进行光学仿真实验，分析仿真结果。
技能目标：1. 能够运用MATLAB编写光学仿真程序，实现光学现象的模拟；2. 能够熟练运用MATLAB处理光学数据，绘制相关图表；3. 能够运用光学仿真技术解决实际问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学仿真的兴趣，激发学生探索光学领域的精神；2. 增强学生团队合作意识，培养学生沟通、交流和协作能力；3. 使学生认识到光学仿真在科研和工程领域的重要性，培养学生的创新意识和责任感。
课程性质：本课程为选修课程，旨在提高学生的实践操作能力和光学仿真技术水平。
学生特点：学生具备一定的物理学和数学基础，对光学现象有一定了解，但对MATLAB软件和光学仿真技术较为陌生。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过案例分析和实际操作，使学生掌握光学仿真的基本技能，并能够运用所学知识解决实际问题。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. MATLAB软件基础操作与常用命令学习；- 熟悉MATLAB界面及基本功能；- 掌握数据类型、矩阵运算、函数编写等基本操作；- 了解常用的绘图命令和数据可视化方法。
2. 光学仿真原理与数学模型；- 学习光学仿真基本原理，如干涉、衍射、折射等；- 掌握光学仿真中常用的数学模型，如波动方程、衍射积分等；- 分析实际光学问题，选择合适的数学模型进行仿真。
3. MATLAB在光学仿真中的应用实例；- 通过案例学习，掌握MATLAB在光学仿真中的具体应用；- 学习如何利用MATLAB解决实际问题，如光学元件设计、光学信号处理等；- 分析仿真结果，优化光学系统性能。
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。 2
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。MATLAB还可以记录采集过程中出现错误，如出错的时间、错误产生的来源以及数据采集设备的状态等信息都会被记录下来作为以后工作的参考。 如图1所示，语音采集子系统是通过Realtek AC’97型声卡和Matlab的数据采集工具箱实现的。其中Realtek AC’97型声卡的 采样位数为16位，支持8~44.1kHz的采样速率，可以满足语音采集的硬件要求[1]。Matlab自带的数据采集工具箱里面，提供了专门用 于语音采集的命令和函数。数据采集的硬件设备的内部特性对Matlab的接口完全是透明的，通过调用Matlab提供的语音采集函数 和命令可以对其进行访问。而且，Matlab可以对其采集的数据进行实时的分析，也可在存储后再进行处理。
图1 语音信号采集框图 话筒 数据采集设备 （声卡） MATLAB语音采集工具箱 3
第二章 语音信号的MATLAB处理 第一节 语音信号的特点 通过对大量语音信号的观察和分析发现，语音信号主要有下面两个特点： ①在频域内，语音信号的频谱分量主要集中在300～3400Hz的范围内。利用这个特点，可以用一个防混迭的带通滤波器将此范围内的语音信号频率分量取出，然后按8kHz的采样率对语音信号进行采样，就可以得到离散的语音信号。 ②在时域内，语音信号具有“短时性”的特点，即在总体上，语音信号的特征是随着时间而变化的，但在一段较短的时间间隔内，语音信号保持平稳。在浊音段表现出周期信号的特征，在清音段表现出随机噪声的特征。 下面是一段语音信号的时域波形图(图2)和频域图(图3)，由这两个图可以看出语音信号的两个特点。
00.511.522.533.544.55-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6
Time(s)00.511.522.5x 104
0
0.050.10.150.20.250.30.350.40.45Frequency(Hz) 图2语音信号时域波形图 图3语音信号频域波形图 4
第三章 语音信号的分析 第一节 语音信号分析技术 语音信号分析是语音信号处理的前提和基础，只有分析出可表示语音信号本质特征的参数，才有可能利用这些参数进行高效的语音通信、语音合成和语音识别等处理[8]。而且，语音合成的音质好坏，语音识别率的高低，也都取决于对语音信号分桥的准确性和精确性。因此语音信号分析在语音信号处理应用中具有举足轻重的地位。 贯穿于语音分析全过程的是“短时分析技术”。因为，语音信号从整体来看其特性及表征其本质特征的参数均是随时间而变化的，所以它是一个非乎稳态过程，不能用处理乎稳信号的数字信号处理技术对其进行分析处理。但是，由于不同的语音是由人的口腔肌肉运动构成声道某种形状而产生的响应，而这种口腔肌肉运动相对于语音频率来说是非常缓慢的，所以从另一方面看，虽然语音倍号具有时变特性，但是在一个短时间范围内(一般认为在10～30ms的短时间内)，其特性基本保持不变即相对稳定，因面可以将其看作是一个准稳态过程，即语音信号具有短时平稳性。所以任何语音信号的分析和处理必须建立在“短时”的基础上．即进行“短时分析”，将语音信号分为一段一段来分析其特征参数，其中每一段称为一“帧”，帧长一般取为10～30ms。这样，对于整体的语音信号来讲，分析出的是由每一帧特征参数组成的特征参数时间序列。 根据所分析出的参数的性质的不同，可将语音信号分析分为时域分析、频域分析、倒领域分析等；时域分析方法具有简单、计算量小、物理意义明确等优点，但由于语音信号最重要的感知特性反映在功率谱中，而相位变化只起着很小的作用，所以相对于时域分析来说频域分析更为重要。本文将简要介绍时域分析、频域分析。 5
第二节 语音信号的时域分析 语音信号的时域分析就是分析和提取语音信号的时域参数。进行语音分析时，最先接触到并且也是最直观的是它的时域波形。语音信号本身就是时域信号，因而时域分析是最早使用，也是应用最广泛的一种分析方法，这种方法直接利用语音信号的时域波形。时域分析通常用于最基本的参数分析及应用，如语音的分割、预处理、大分类等。这种分析方法的特点是：①表示语音信号比较直观、物理意义明确。②实现起来比较简单、运算且少。③可以得到语音的一些重要的参数。④只使用示波器等通用设备，使用较为简单等。 语音信号的时域参数有短时能量、短时过零率、短时白相关函数和短时平均幅度差函数等，这是语音信号的一组最基本的短时参数，在各种语音信号数字处理技术中都要应用[6]。在计算这些参数时使用的一般是方窗或汉明窗。 对语音信号进行分析，发现发浊音时，尽管声道有若干个共振峰，但由于声门波引起谱的高频跌落，所以其话音能量约集中在3kHz以下。而发清音时，多数能量出现在较高频率上。高频就意味着高的平均过零率，低频意味着低的平均过零率，所以可以认为浊音时具有较低的过零率，而清音时具有较高的过零率。当然，这种高低仅是相对而言，并没方精确的数值关系。 6
第三节 语音信号的频域分析 语音信号的频域分析就是分析语音信号的频域持征。从广义上讲，语音信号的频域分析包括语音信号的频谱、功率谱、倒频谱、频谱包络分析等，而常用的频域分析方法有带通滤波器组法、傅里叶变换法、线件预测法等几种。本文介绍的是语音信号的傅里叶分析法。因为语音波是一个非平稳过程，因此适用于周期、瞬变或平稳随机信号的标准傅里叶变换不能用来直接表示语音信号，而应该用短时傅里叶变换对语音信号的频谱进行分析，相应的频谱称为“短时谱 ”。
根据时域和频域的分析，采集信号后的波形如图所示
图4 7
第四章 语音信号的综合仿真分析 第一节MATLAB波形图
图5 由图可以看出滤波后波形和频谱都有很大的变化语音信号虑除了高频部分。
第二节 试验程序 %做原始语音信号的时域图形 fs=22050; %语音信号采样频率为22050 [fname,pname]=uigetfile('1.wav','Open Wave File'); file=[pname,fname]; [x1,fs,bits]=wavread(file); % 读入声音文件（*.wav） sound(x1,22050); %播放语音信号 y1=fft(x1,1024); %对信号做1024点FFT变换 f=fs*(0:511)/1024; figure(1) plot(x1) %做原始语音信号的时域图形 8
title('原始语音信号'); xlabel('time n'); ylabel('fuzhi n'); figure(2) freqz(x1) %绘制原始语音信号的频率响应图 title('频率响应图') figure(3) subplot(2,1,1); plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图 title('原始语音信号FFT频谱') subplot(2,1,2); plot(f,abs(y1(1:512))); title('原始语音信号频谱') xlabel('Hz'); %语音信号通过低通滤波器 clear;close all; [fname,pname]=uigetfile('1.wav','Open Wave File'); file=[pname,fname]; [y,fs,bits]=wavread(file); % 读入声音文件（*.wav） sound(y,fs,bits); Y=fft(y,4096); fb=3000;fc=3500;As=27;Ap=1;fs=22050; wc=2*fc/fs; wb=2*fb/fs; [N,Wc]=buttord(wc,wb,1,27,'s') [b,a]=butter(N,Wc,'s'); [h,f]=freqz(a,b); plot(f*fs/(2*pi),abs(h)); figure(1); freqz(b,a,512,fs); x=filter(b,a,y); X=fft(x,4096); figure(2); subplot(2,2,1);plot(y);title('滤波前信号波形'); subplot(2,2,2);plot(Y);title('滤波前信号频谱'); Subplot(2, 2 ,3);plot(x);title('滤波后信号波形'); Subplot(2, 2 ,4);plot(abs(X));title('滤波后信号频谱'); sound(x,fs,bits);
