学号： 0709121072 2009
- 2010学年 第 2学期
《语音信号处理》
课 程 设 计
报 告
题 目： 巴特沃斯低通滤波器的的设计
班 级： 07电信本
姓 名： 姚卫邦
指导教师： 冯锁
成 绩：
电气工程系
2010年6 月20 日
课 程 设 计 任 务 书
学生班级： 07电信本 学生姓名： 姚卫邦 学号： 0709121072
设计名称： 巴特沃斯低通滤波器的的设计
起止日期： 2010.6.12—2010.6.20 指导教师： 冯锁
设计要求：
1、产生一个语音信号，画出时域波形及频谱
2、产生一个高频的余弦信号，频率自定义，画出时域波形及频谱
3、将语音信号与余弦信号叠加，画出时域波形及频谱
4、利用设计的滤波器实现滤波，并画出时域波形及频谱
5、分析实验结果
摘要
巴特沃斯(Butterworth)滤波器是一种具有最大平坦幅度响应的低通滤波器，它在通信领域里已有广泛应用，在电测中也具有广泛的用途，可以作检测信号的滤波器。
MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的语言。它编程效率高，测试程序手段丰富，扩展能力强，内涵丰富。它的信号处理工具箱提供了设计巴特沃斯滤波器的函数，本文充分利用这些函数，进行了巴特沃斯滤波器的程序设计，并将其作为函数文件保存，可方便地进行调用。
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）。
语音信号处理课程 实验报告
专业班级 通信
学 号
姓 名
指导教师
实验名称 用修正的短时自相关检测语音的基音周期 同组人
专业班级通信 学号 姓名 成绩
一、实验目的
1.熟悉前一个实验程序以及中心削波的意义
2.用Matlab实现用修正的短时自相关检测语音的基音周期。
3.分析修正的短时自相关在基音周期检测中的应用。
4.能够对程序进行重新编制。
二、实验原理
如果x(n)是一个周期为P的信号，则其自相关函数也是周期为P的信号，且在信号周期的整数倍处，自相关函数取最大值。语音的浊音信号具有准周期性，其自相关函数在基音周期的整数倍处取最大值。计算两相邻最大峰值间的距离，就可以估计出基音周期。观察浊音信号的自相关函数图，其中真正反映基音周期的只是其中少数几个峰，而其余大多数峰都是由于声道的共振特性引起的。因此为了突出反映基音周期的信息，同时压缩其他无关信息，减小运算量，有必要对语音信号进行适当预处理后再进行自相关计算以获得基音周期。
第一种方法是先对语音信号进行低通滤波，再进行自相关计算。因为语音信号包含十分丰富的谐波分量，基音频率的范围分布在50~500Hz 左右，即使女高音升c调最高也不会超过1kHz，所以采用1kHz的低通滤波器先对语音信号进行滤波，保留基音频率；再用2kHz采样频率进行采样；最后用2~20ms的滞后时间计算短时自相关，帧长取10~20ms，即可估计出基音周期。
第二种方法是先对语音信号进行中心削波处理，再进行自相关计算。本实验采用第二种方法。且中心削波函数如式（3-1）所示： ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………… ()()0()()LLLLLLxxxxfxxxxxxxx
一般削波电平Lx取本帧语音最大幅度的60%~70%。将削波后的序列f(x)用短时自相关函数估计基音周期，在基音周期位置的峰值更加尖锐，可以有效减少倍频或半频错误。
语⾳信号处理实验报告2
实验⼆语⾳信号的频域特性
⼀、实验⽬的
（1）结合汉语语⾳信号的各类⾳素和复元⾳的特点分析其频域性质；
（2）熟悉语⾳信号的各类⾳素和复元⾳的频域参数；
（3）熟悉声⾳编辑软件PRAAT的简单使⽤和操作。
⼆、实验记录与思考题1. 观察语⾳信号的频域特点，总结其规律。
浊⾳段：
其谱线结构是与浊⾳信号中的周期信号密切相关。具有与基⾳及其谐波对应的谱线。频谱包络中有⼏个凸起点，与声道的谐振频率相对应。这些凸起点为共振峰。
清⾳段：
清⾳的频谱⽆明显的规律，⽐较平坦。2.总结清⾳/b/p/m/f/d/t/n/l/g/k/h/j/q/x/z/c/s/zh/ch/sh/r/共21个的语谱图的
规律，给出辅⾳的能量集中区；
语谱图中的花纹有横杠、乱纹和竖直条。横杠是与时间轴平⾏的⼏条深⿊⾊带纹，它们是共振峰。从横杠对应的频率和宽度可以确定相应的共振峰频率和带宽。在⼀个语⾳段的语谱图中，有没有横杠出现是判断它是否是浊⾳的重要标志。竖直条是语谱图中出现于时间轴垂直的⼀条窄⿊条。每个竖直条相当于⼀个基⾳，条纹的起点相当于声门脉冲的起点，条纹之间的距离表⽰基⾳周期，条纹越密表⽰基⾳频率越⾼。b，p……清⾳的语谱图为乱纹。
辅⾳的能量集中区为：⾼频区3. 总结浊⾳/a/o/e/i/u/ü/ao/ai/ei/ou/ie /an/en/in/ang/eng/ong/ing/共18个的
语谱图的规律，提取这18个浊⾳的基频、前三个共振峰频率
浊⾳基频（HZ）前三个共振峰频率（HZ）a 110.9 861.716026 1247.744593 2657.877762
0 113.7 485.008212 707.675424 2860.079878
e 113.4 548.758457 1234.365167 2802.170956 i 115.9 273.839527 2324.592327 3053.533854
u 113.4 436.884349 760.619175 2624.606878
