声音的延时和混响仿真

1、武汉理工大学信息处理课群综合训练与设计报告书学 号： 0121209320304课 程 设 计题 目信息处理课群综合训练与设计学 院信息工程学院专 业通信工程班 级通信1203姓 名成雪彬指导教师许建霞2015年7月2日课程设计任务书学生姓名： 成雪彬 专业班级： 通信1203 指导教师： 许建霞 工作单位： 信息工程学院 题 目:声音的延时和混响仿真 初始条件：Matlab应用软件 Windows自带的录音功能延时和混响的相关知识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)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1

2、s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。时间安排：1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2、课程设计时间为2周。 （1）理解相关技术原理，确定技术方案， 时间

3、2天； （2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6天； （3）总结结果，完成课程设计报告，时间2天。指导教师签名： 2015 年 6 月 10 日系主任（或责任教师）签名： 2015年 6月 10 日目录摘要4Abstract51 绪论61.1简介61.2设计任务及要求61.3研究背景及意义72课题描述82.1课题背景及意义82.2课题目标83系统框架及实现93.1总体方案图93.2程序流程图104设计原理114.1混响和延时的基本原理114.1.1混响114.1.2延时124.2离散傅里叶变换134.3滤波器设计134.3.1特殊滤波器的系统函数144.3.2滤波函数filter144.

4、3.3滤波器设计145设计步骤165.1从windows系统中读取1s的语音信号165.2采样后语音信号的时域波形和频谱165.3采样后信号的延时与混响165.4对信号进行混响175.5单回声滤波器175.6无限回声滤波器175.7多重回声滤波器185.8全通结构的混响器186运行结果207小结与体会26参考文献27附录28摘要数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术，而MATLAB则是一款功能强大的集数学运算和仿真为一体的软件。这次课设就是利用MATLAB软件对声音信号进行数字处理的过程。当然，这次主要运用了软件强大的计算功能，尤其是软件自带的一些比较复杂的函数的调用，比方说：快

5、速傅里叶变换。同时也利用软件的仿真功能，设计各种滤波器，对读入的声音信号进行滤波处理。总体上来讲，通过课设学习了数字信号处理的相关理论知识，熟悉了软件的使用和滤波器的设计，了解了语音信号的特点。关键词：数字信号处理，快速傅里叶变换，延时与混响，滤波器。AbstractDigital signal processing is will signal to digital way said the theory and technique of the and processing, and MATLAB is a powerful mathematical operation and simul

6、ation of the set for one of the software. This class set is the use of the software MATLAB voice signal digital processing process. Of course, the main using software powerful computing functions, especially software bringing some complex function call, for example: fast Fourier transformation. At t

7、he same time also using the software simulation function, design of filter, to read in a voice signal filtering processing. In general, through the class set study the digital signal processing related theory knowledge, be familiar with the use of the software and the design of filter, understand th

8、e characteristics of the speech signal.Keywords: digital signal processing, fast Fourier transform, delay and reverb ,filter.1 绪论1.1 简介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。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。而

9、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。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。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Matl

10、ab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。1.2 设计任务及要求设计任务(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

11、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。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。1.3研究背景及意义音频信号在人类社会中发挥着举足轻重的作用。从古至今人类始终依靠声音信息传递自己的信息、感情。现今，随着计算机、通信、微电子和网络技术的迅猛发展

12、，人们已经改变了传统的利用声音、传递声音的方式。从摇旗呐喊到无线通信，人类利用声音的方式始终与时代最高科技水平联系在一起，因为声音是人类最重要的交流工具。混响在人们的生活中是一种常见的声学现象。无论是在会议室里开会，还是在音乐厅里欣赏音乐，人们都会明显感觉到混响声音的存在。不同类型的声音对声学环境的要求是不同的。按照某一固定声学设计无法满足现代多功能厅所担负的最佳混响效果不同的要求。传统上采用在房间内布置不同吸音系数的反射板或升降吊顶来改变厅堂的容积，以调节厅内的混响时间的方法，显然不仅麻烦，且难以调到最佳效果。随着电子技术的发展，数字信号处理器性能的不断提高，上述原本只有通过建筑声学才能解决

13、的声学效果问题，现在可以利用电声学知识以数字信号处理的手段较为方便地解决。可以说电子技术的发展，数字信号处理技术的完善，给声学带来一次前所未有的重大变革。滤波在信号处理中一直占有十分重要的地位。现在几乎在所有需要信号处理的领域都可以使用数字信号处理技术精确快速的对复杂数据进行处理。数字滤波是数字信号处理技术的基本方法，如对信号的过滤、检测、预测等，都要广泛地用到滤波器。数字滤波器分成两种形态：有限长脉冲响应滤波器（FIR）和无限长脉冲响应滤波器（IIR）。无论哪一种滤波器的设计都需要大量的计算，用手工计算已不现实，因此必须借助计算机来完成。其中，MATLAB是一款十分优秀的计算和仿真软件。MA

14、TLAB是一种面向科学和工程计算的语言，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等特点。MATLAB的信号处理工具箱具有强大的函数功能，它不仅可以用来设计数字滤波器，还可以使设计达到最优化，是数字滤波器设计的强有力工具。2 课题描述2.1课题背景及意义语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言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，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类

15、最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。近年来,随着计算机及大规模数字集成电路的迅速发展,语音数字信号处理得到了相应的发展。语音信号分析模拟、语音合成、语音识别等的研究已较成熟。、各种声码器、声控器、语声识别系统、语声合成器等已逐渐有商品出现。2.2课题目标对于录制一个wav语音文件，对其进行采样信号、对加入延时和混响后的信号和通过几种特殊滤波器后的信号分别画出对应的时域波形和频谱图，并对比进行分析。3系统框架及实现3.1总体方案图利用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语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和

16、频谱图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设计几种特殊类型的滤波器：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。用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波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，分析信号的变化回放语音信号图3.1 程序总体框图3.2程序流程图用wavread从自己的电脑导入Windows下1s语音信号画出采样后语音信号的时域波形与频谱图。N=2001,和调用fft函数快速傅里叶变换。对采样后语音信号进行延时30，在调整采样信号的长度，两者相加，就得到混响。单回声滤波器a=0.5;yy1=x+z*0.

17、5;YY1=fft(yy1,2001);无限个回声滤波器Bz=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1;Az=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-a;yy2=filter(Bz,Az,x);YY2=fft(yy2,2001);多重回声滤波器N=5Bz1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-aN Az1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-a;yy3=filter(Bz1,Az1,x); YY3=fft(yy3,2001);全通结构的混响器Bz1=a,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1;Az1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,a;yy4=filter(Bz1,Az

18、1,x);YY4=fft(yy4,20001);sound(yy1,fs,bits);sound(yy2,fs,bits);sound(yy3,fs,bits);sound(yy3,fs,bit);图3.2 程序流程框图4设计原理4.1混响和延时的基本原理4.1.1混响声音是通过媒质传入人的听觉器官的。媒质，既是声音的传播途径，也是声音的载体。用一个日常生活中司空见惯的例子来说，媒质，就像湖中传递波浪的湖水。在平静的湖面投人一块石子，石子击起水波，波纹越来越大，水波越传越远。这湖水，就是传播水波的媒质。声音也仿佛如此:当某一声源发音，空气中声波的震荡就会改变周围空气的静止状态，使之形成时而压缩

19、，时而稀疏的前进波，声波就这样不断地散发开去，传播声音的媒质就是空气。在闭室中，当声源发出一个声音信号(例如是一个脉冲声信号)时，位于室内任何一点的听者所接收到的声音中，应包含两部分成份，一部分是由声源直接传到听者的声音，我们称其为“直达声”。另一部分是声波传到墙壁或障碍物处反射出的声音，其中有一些被听者接收到，另外一些又会传到其它墙壁处再次发生反射，反射后的声音中又有一些被听者接收到，类似地持续下去，将听者接收到的这部分声音，统称为“反射声”。从时间上看，反射声较直达声落后(或称为延迟声)，从能量角度看，由于每经一次反射都会有部分能量被吸收，因此反射声是一系列能量逐渐衰减的延迟声。数字混响可

20、以通过用人工创作的回音并将它加入原始信号里，从而把隔音录音室里录制的声音转换为一种自然的声音形式；回音可以简单地由延迟单元产生。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：（1）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。（2）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0.11.0。此值较高时，混响效果也较接近自然混响；此值较低时

21、，混响效果则较清澈。（3）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010，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。（4）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。（5）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，但有明显的声染色；其值较低时，混响效果较深邃，切声染色也较弱。（6）频率调制：这是一项技术性的参数，因为电子混响的声阵密度比自然混响稀疏，为了使混响的声音比较平滑、连贯，需要对混响声阵列的延时时间进行调制。此项技术可以有效的消除延时声阵列的段裂声，可以增加混响声的柔和感。（7）调治深度

22、：指上述调频电路的调治深度。4.1.2延时延时就是将音源延迟一段时间后，再欲播放的效果处理。依其延迟时间的不同，可分别产生合唱、镶边、回音等效果。当延迟时间在335ms之间时人耳感觉不到滞后音的存在，并且他与原音源叠加后，会因其相位干涉而产生"梳状滤波"效应，这就是镶边效果。如果延迟时间在50ms以上时，其延迟音就清晰可辨，此时的处理效果才是回音。回音处理一般都是用于产生简单的混响效果。延时、合唱、镶边、回音等效果的可调参数都差不多，具体有以下几项：延时时间（Dly），即主延时电路的延时时间调整。反馈增益（FB Gain），即延时反馈的增益控制。反馈高频比（Hi Ratio

23、），即反馈回路上的高频衰减控制。调制频率（Freq），指主延时的调频周期。调制深度（Depth），指上述调频电路的调制深度。高频增益（HF），指高频均衡控制。预延时（Ini Dly），指主延时电路预延时时间调整。均衡频率（EQ F），这里的频率均衡用于音色调整，此为均衡的中点频率选择。由于延时产生的效果都比较复杂多变，如果不是效果处理专家，建议使用设备提供的预置参数，因为这些预置参数给出的处理效果一般都比较好。4.2离散傅里叶变换在MATLAB的信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。下面介绍这些函数。函数FFT用于序列快速傅立叶变换。函数的一种调用格式为 &

24、#160;      y=fft(x) （式4-1）其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以为一向量或矩阵，若x为一向量，y是x的FFT。且和x相同长度。若x为一矩阵，则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。如果x长度是2的幂次方，函数fft执行高速基2FFT算法；否则fft执行一种混合基的离散傅立叶变换算法，计算速度较慢。函数FFT的另一种调用格式为         y=fft(x,N) （式4-2）式中，x，y意义同前，N为正整数。函数执行N点的FFT。若x为向量且

25、长度小于N，则函数将x补零至长度N。若向量x的长度大于N，则函数截短x使之长度为N。若x 为矩阵，按相同方法对x进行处理。经函数fft求得的序列y一般是复序列，通常要求其幅值和相位。MATLAB提供求复数的幅值和相位函数：abs，angle，这些函数一般和FFT同时使用。用MATLAB工具箱函数fft进行频谱分析时需注意：（1）    函数fft返回值y的数据结构对称性。（2）    频率计算。（3）    作FFT分析时，幅值大小与FFT选择点数有关，但不影响分析结果。4.3滤波器设计数字滤波器的作用是

26、利用离散时间系统的特性对输入信号波形(或频谱)进行加工处理，或者说利用数字方法按预定的要求对信号进行变换。数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。4.3.1特殊滤波器的系统函数1. 单回声滤波器的系统函数：H(z)= <1 （式4-3）2. 无限个回声滤波器的系统函数:H(z)= <1 （式4-4）3. 多重回声滤波器的系统函数 ：H(z)= <1 （式4-5）4. 全通结构的混响器的系统函数:H(z)= <1 （式4-6）4.3.2滤波函数filter系统还是离散时

27、间LTI系统，系统对输入信号的响应，实质上就是对输入信号从频域角度，无论是连续时间LTI的频谱进行不同选择处理的过程，这个过程称为滤波。因此，在MATLAB的信息处理工具箱中，提供了一维滤波器函数filter和二维滤波器函数filter2。 函数filter的调用格式为          y=filter(b,a,x) （ 式4-7）该格式采用数字滤波器对数据进行滤波，既可以用于IIR滤波器，也可以用于FIR滤波器。其中向量b和a分别表示系统函数的分子、分母多项式的系数，若a1，此时表示FIR滤波器，否则

28、就是IIR滤波器。该函数是利用给出的向量b和a，对x中的数据进行滤波，结果放入向量y。4.3.3滤波器设计先对本设计中用到的各种滤波器进行简介。（1）单回声滤波器回声可以由简单的延时单元产生。直达声和在m个抽样周期后出现的一种单个回声，可以用FIR滤波器产生，差分方程为：yn=xn+xn-m，|<1单回声滤波器的传输函数为：传输函数的幅频响应形状象梳子，这种滤波器又叫梳状滤波器。（2）多重回声滤波器为了产生以间隔m个抽样周期分开的具有指数衰减振幅的多重回声，可用一个以下形式传输函数的FIR滤波器：无限个振幅以指数衰减、间隔为m个抽样周期的多重回声可用以下形式传输函数的IIR滤波器生成：（

29、3）无限个回声滤波器无限个回声滤波器的传输函数为：上述多重回声滤波器不能提供自然声音混响。由其幅频特性可知，其幅度响应对于所有频率不是常数，收听效果不能令人满意。其次每秒回声数量太少会引起合成声的颤动，需要每秒约1000个回声才能生成没有颤动的反射声。（4）全通结构混响器为了生成更真实的混响，提出一种有全通结构的混响器，传输函数为：此外，还可以用函数filter对语音信号进行滤波。其调用格式为 ：       y=filter(b,a,x)该格式采用数字滤波器对数据进行滤波，既可以用于IIR滤波器，也可以用于FIR

30、滤波器。其中向量b和a分别表示系统函数的分子、分母多项式的系数，若a1，此时表示FIR滤波器，否则就是IIR滤波器。该函数是利用给出的向量b和a，对x中的数据进行滤波，结果放入向量y。5设计步骤5.1从windows系统中读取1s的语音信号Matlab语句x,fs,bits=wavread('make.wav',500 50000)用于读取语音，采样值放在向量x中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。500 50000表示读取从501点到50000点的值（若只有一个N的点则表示读取前N点的采样值）。5.2采样后语音信号的时域波形和频谱x,fs,bits=wavrea

31、d('make.wav',10000 40000);x=x(:,1); %只取单声道sound(5*x,fs); %对声音的回放n1=0:2000;N=size(x,1);figure（2）;subplot(2,1,1);plot(x);title('采样后语音信号的时域波形');Y=fft(x,2001); subplot(2,1,2); %对信号做2001点FFT变换plot(n1(1:1000),Y(1:1000); title('采样后语音信号的频谱图'); %信号幅度其中x,fs,bits=wavread('make.wav&#

32、39;,10000 40000);用于读取语音，采样值放在向量x中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。Sound函数用来对于声音的回放，X代表一个信号。fft函数是用于求解傅里叶变换，得出采样信号。5.3采样后信号的延时与混响z=zeros(200,1);x; figure(3); %信号的延时subplot(2,1,1);plot(z); title('延时后的时域图'); %画出延时后的信号时域图 Z=fft(z,2001); subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Z(1:1000); %延时后的信号频谱图 title('延时后

33、的频谱图 '); 其中用zeros函数来使信号延时，zeros是用来生成全0矩阵的，比如，zeros(M，N) 表示的是M行*N列的0矩阵。5.4对信号进行混响z=zeros(200,1);x; %对语音信号进行延时x=x;zeros(200,1); %使语音信号与延时后信号同等长度y1=x+z; %信号的混响figure(4);subplot(2,1,1);plot(y1); title('混响的时域图'); %混响时域图Y1=fft(y1,2001); %对混响信号2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y1(1:1000

34、); %混响频谱图title('混响的频谱图');对语音信号进行延时后，在使原语音信号的长度变换得与延时的信号同长，最后时这两个信号相加便可以得到混响后的信号。5.5单回声滤波器a=0.5; %a取小于等于1yy1=x+z*0.5; %信号经单回声滤波figure（5）;subplot(2,1,1);plot(yy1);title('单回声滤波器时域图');YY1=fft(yy1,2001); %对单回声信号做2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y2(1:1000); %单回声信号频谱图title('单回声

35、滤波器频谱图');其中，用函数yy1=x+z*0.5来对信号进行单回声滤波。5.6无限回声滤波器a=0.5; %a取小于等于1Bz=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1; %分子的系数Az=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-a; %分母的系数yy2=filter(Bz,Az,x); %滤波器进行滤波figure(6);subplot(2,1,1);plot(yy2); %无限回声滤波器时域波形title('无限个回声滤波器时域波形');YY2=fft(yy2,2001); %经无限回声滤波器后的信号做2001点的FFT变换subplot(2,1,2);pl

36、ot(n1(1:1000),YY2(1:1000); %无限回声滤波器频谱图title('无限个回声滤波器频谱图 ');其中，编写出如上对应的无限回声滤波器函数，然后用filter函数调用滤波器。5.7多重回声滤波器a=0.5; %a取小于等于1N=5Bz1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5N %分子的系数Az1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5; %分母的系数yy3=filter(Bz1,Az1,x); figure(7); %滤波器进行滤波subplot(2,1,1);plot(yy3); title('多重回声滤波器的时域图'

37、;)%多重回声滤波器的混响器时域波形YY3=fft(yy3,2001); %经多重回声滤波器后的信号做2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),YY3(1:1000); %多重回声滤波器的频谱图title('多重回声的频谱图')5.8全通结构的混响器a=0.5; %a取小于等于1Bz1=a,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1; %分子的系数Az1=1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,a; %分母的系数yy3=filter(Bz1,Az1,x); figure(6); %滤波器进行滤波subplot(2,1,1);plot(yy2

38、); title('全通应的时域图')%全通结构的混响器时域波形YY2=fft(yy2,2001); %经全通结构的混响器后的信号做2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),YY2(1:1000); %全通结构的混响器频谱图title('全通应的频谱图')同理，得出全通结构滤波器的函数，用filter函数调用滤波器，再用fft函数进行傅里叶变换，就可以得出对应的时域波形和频谱结构。6运行结果图6.1 原始信号的时域波形图6.2 采样后的时域波形图和频谱图图6.3 延时后的时域波形和频谱图分析：1）从时域上看，延时后的波形

39、向右移动。 2）从频谱图上看，延时前曲线向下，延时后曲线往上，幅值上几乎不变。图6.4混响后的时域波形图和频谱图分析：1)从时域上看，混响之后时域波形发生了一定变化。在24000HZ之前，主要是幅度有一定变化。在24000HZ之后，波形有明显变化 2)从频谱图上看，混响后频谱有上下跳动，其幅值有一定改变，如在采样点200点处可以看到混响较为明显。混响后的波信与原始波形相比已有明显差异。从时域图看，经混响的波形在前前一小部分没有变化，之后的波形很多地方幅度增强了，但也有地方的幅度减小了，这和程序中设计的混响效果是相同的：原始语音信号和延时后的信号（充当回音）叠加，引起波形幅度的变化。图6.5单回

40、声滤波器的时域波形图和频谱图分析：1) 从时域上看，滤波后波形有一定变化，特别是在24000HZ之后，波形的变化较为明显。 2)从频谱上看，滤波后频谱有微小的上下跳动。图6.6无限回声滤波器的时域波形图和频谱图分析：1) 从时域上看，波形与滤波前的波形大体相同，幅度上有微小变化； 2)从频谱图上看，幅度有一定变化，在采样点100点到200点之间可以看到幅值变化明显，且曲线相对于滤波前总体有向上变化的趋势。图6.7多重回声滤波器的时域波形图和频谱图分析：1)从时域上看，波形变化大，在20000HZ之后，可观察到其波形的形状有明显。且滤波前的波形只有到30000HZ，之后便没有了，而经多重回声滤波

41、器之后，其时域波形延长到了80000HZ. 2)从频谱图上看，幅值总体减小。图6.8全通结构混响的时域波形图和频谱图分析：1） 从时域上看，波形与滤波前的波形大体相同，幅度上有微小变化； 2）从频谱图上看，幅值略微减小，曲线总体趋势向下。7小结与体会说实话，Matlab编程并不是我的强项，因为我平时更多的是用C来编程。在这次设计过程中，我先把基本的原理、概念大致弄清楚，然后找一个例程一句句地分析，我发现该matlab程序的核心实际就是把数学表达式转变成Matlab语言，然后Matlab软件便可识别、执行。于是我试着对照各种滤波器的系统函数表达式，自己来写Matlab程序。经过不断修改、调试，终

42、于获得成功。触类旁通，接下来我的设计工作也就顺利多了。通过这次的信息处理课群综合训练与设计，我对数字信号处理有了更进一步的熟悉，在亲手设计过程中加深了对课本上的知识的理解。本次课题是基于MATLAB的语音信号的特技处理，对语音信号进行延时、混响、滤波等操作。通过上网搜索资料，查阅课本及课外书籍，动手设计滤波器，采集语音，语音分析等工作，我加强了对MATLAB程序的编写能力以及对数字信号处理的相关知识的理解。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过课程设计，我们能够比较系统的了解理论知识，把理论和实践相结

43、合，并且用到生活当中。在做设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增加大家的团队意识。通过课程设计让我知道了，我们平时所学的知识如果不加以实践的话就等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所忽略的新知识，以期提升自己的专业技能。参考文献1 邹彦，DSP原理及应用，第一版，电子工业出版社，20062 周开利，M

44、ATLAB基础及其应用教程，北京大学出版社.3 张雄伟，DSP集成开发与应用实例，第一版，电子工业出版社，20024 刘幺和、宋庭新，语音识别与控制技术，科学出版社.5 彭启琮等，DSP技术的发展与应用，第二版，高等教育出版社，20076 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，2007附录程序如下：1. 原始信号x1=wavread('make.wav'); %读取信号figure(1);plot(x1);title('原始信号');sound(5*x1,40000);2. 采样信号x,fs,bits=wavread('make.w

45、av',10000 40000);x=x(:,1); %只取单声道sound(5*x,fs); %对声音的回放n1=0:2000;N=size(x,1);figure(2);subplot(2,1,1);plot(x);title('采样后语音信号的时域波形');Y=fft(x,2001); subplot(2,1,2); %对信号做2001点FFT变换plot(n1(1:1000),Y(1:1000); title('采样后语音信号的频谱图'); %信号幅度3. 延时的信号x,fs,bits=wavread('make.wav',100

46、00 40000);x=x(:,1); %只取单声道n1=0:2000;z=zeros(200,1);x; figure(3); %信号的延时subplot(2,1,1);plot(z); title('延时后的时域图'); %画出延时后的信号时域图 Z=fft(z,2001); subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Z(1:1000); %延时后的信号频谱图 title('延时后的频谱图 '); sound(5*z,fs);4. 混响后信号x,fs,bits=wavread('make.wav',10000 40000)

47、; %读取语音信号x=x(:,1); %只取单声道n1=0:2000;z=zeros(200,1);x; %对语音信号进行延时x=x;zeros(200,1); %使语音信号与延时后信号同等长度y1=x+z; %信号的混响figure(4);subplot(2,1,1);plot(y1); title('混响的时域图'); %混响时域图Y1=fft(y1,2001); %对混响信号2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1000),Y1(1:1000); %混响频谱图title('混响的频谱图');sound(5*y1,fs);

48、%回放混响后的信号5. 单回声滤波器x,fs,bits=wavread('make.wav',10000 40000); %读取语音信号x=x(:,1); %只取单声道n1=0:2000;a=0.5; %a取小于等于1z=zeros(200,1);x; %对语音信号进行延时x=x;zeros(200,1); %使语音信号与延时后信号同等长度yy1=x+z*0.5; %信号经单回声滤波figure(5);subplot(2,1,1);plot(yy1);title('单回声滤波器时域图');YY1=fft(yy1,2001); %对单回声信号做2001点的FFT变换subplot(2,1,2);plot(n1(1:1