MATLAB语音信号处理与滤波：课程设计解析

本次课程设计主要涉及数字信号处理中的语音信号处理，包括声音的录制、播放、存储、读取以及滤波技术。学生需要利用MATLAB环境，掌握相关函数的使用，实现声音的处理和分析。 1. **声音录制与播放** 在MATLAB中，可以使用`audiorecorder`函数创建一个录音对象，如`recObj=audiorecorder(fs,8,2)`，这里的`fs`是抽样率，8位数据表示每个样本的位宽，2通道表示双声道录音。`recordblocking(recObj,2)`用于记录2秒钟的声音。播放声音可以使用`play`函数，将`audiorecorder`对象作为参数，或者使用`sound`函数，输入语音信号数据和抽样率。 2. **声音存储与读取** `getaudiodata`函数用于获取录音对象的数据，保存为向量或矩阵形式的`y`，然后使用`audiowrite`将数据写入声音文件，如`audiowrite('原始录音.wav',y,fs)`。读取声音文件，可以使用`audioread`函数，如`[y,fs]=audioread('原始录音.wav')`，返回声音数据和抽样率。 3. **降采样** 降采样是将高抽样率的数据降低到较低的抽样率，例如M倍降采样，意味着在时域上每M-1个点取一个点，频域上频谱扩展M倍，幅度变为原来的1/M。 4. **滤波技术** - **IIR滤波器**：无限 impulse response (IIR) 滤波器的冲击响应无限长。设计IIR滤波器通常通过模拟滤波器的传输函数H(s)进行，再通过双线性变换或脉冲响应不变法转换为数字滤波器。巴特沃斯滤波器是一种常见选择，具有平直的通带和渐变的阻带特性。 - **巴特沃斯低通滤波器**：其振幅响应公式与频率的关系与滤波器阶数n、截止频率ωc等参数有关。使用`buttord`函数可以自动计算出所需的滤波器参数，如阶数N和截止频率wc。 5. **滤波器设计与分析** 在电话信道中，最高频率限制为3500Hz，因此需要设计一个FIR或IIR滤波器来实现这一目标。可以使用MATLAB的滤波器设计工具，例如`fir1`或`iirfilter`，指定通带边界频率wp、阻带边界频率ws、通带波纹Rp和阻带最小衰减Rs。设计好滤波器后，对数据进行滤波处理，并进行频谱分析，比较处理前后的幅度和相位谱差异。 6. **比较与存储** 对处理后的数据进行频谱分析，并与原始数据对比。最后，将所有处理过的数据存储为声音文件，以便进一步的分析和比较。 通过这次课程设计，学生将深入理解数字信号处理的基本概念和MATLAB在信号处理中的应用，同时提升在声音信号处理和滤波器设计方面的能力。