声音的延时和混响仿真

武汉理工大学《信息群处理课程设计》报告书

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 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。

时间安排：

第18周：下达任务；

第19周：查找资料，编写程序并调试； 第20周：撰写设计报告及答辩。

指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

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目 录

摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................................... II 1 设计要求 ................................................................................................................................... 1

1.1 设计任务 ....................................................................................................................... 1 1.2 设计要求 ....................................................................................................................... 1 2 课题描述 ................................................................................................................................... 1

2.1 课题背景及意义 ........................................................................................................... 1 2.2 课题目标 ....................................................................................................................... 1 3 系统框架及实现 ....................................................................................................................... 2

3.1 总体方案图 ................................................................................................................... 2 3.2 程序流程图 ................................................................................................................... 3 4 设计原理 ................................................................................................................................... 4

4.1 混响和延时的基本原理 ............................................................................................... 4 4.2 离散傅立叶变换 ........................................................................................................... 5 4.3 滤波器设计 ................................................................................................................... 6 5 设计步骤 ................................................................................................................................... 7

5.1 读取1s的语音信号 ..................................................................................................... 7 5.2 采样后语音信号的时域波形和频谱 ........................................................................... 7 5.3 对采样后的信号延时200 ............................................................................................ 8 5.4 对信号进行混响 ........................................................................................................... 8 5.5 单回声滤波器 ............................................................................................................... 8 5.6 无限回声滤波器 ........................................................................................................... 9 5.7 多重回声滤波器 ........................................................................................................... 9 5.8 全通结构的混响器 ....................................................................................................... 9 6 运行结果 ................................................................................................................................. 10 7 小结与体会 ............................................................................................................................. 18 参考文献......................................................................................................................................... 19 附录 ................................................................................................................................................ 20

武汉理工大学《信息群处理课程设计》报告书

摘要

语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。

Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。

本课程设计基于Matlab分析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。

关键词 matlab 语音信号 延时 混响 滤波器

I

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Abstract

Speech signal processing is the study of digital signal processing technology and phonetics knowledge of the voice signal processing of the emerging discipline, is one of the core technology of the fastest growing field of scientific research. Voice transmission of information is human is the most important and effective exchange of information in the form most commonly used and most convenient.

The Matlab language is a very powerful computer application software in a data analysis and processing functions, it can transform the sound files for discrete data files, and then use its powerful matrix operations capable of handling data, such as digital filtering, Fourier transform, domain and frequency domain analysis, voice playback, as well as a variety of map showing the signal processing and analysis toolkit for speech signal analysis provides a very rich feature function, the use of these features function can quick and easily completed the speech signal processing and analysis and signal visualization, make computer interaction more convenient. The signal processing is one of the the Matlab important field of application.

This course is designed based on Matlab analysis of the spectrum, the relationship between sound of wav sound files. Through the collection of individuals a sound spectrum analysis, processing, and then design the digital filter, the original sound wav files, and compare similarities and differences of the output audio signal with the original sound signal after the filter.

Keywords matlab voice signal delay reverb filter

II

武汉理工大学《信息群处理课程设计》报告书

1 设计要求

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)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。

(6)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 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

1

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