机械与电子工程自动化论文.docx

届本科生毕业设计分类号题目语音信号的采集与处理作者姓名学号学院机械与电子工程学院专业自动化指导教师姓名指导教师职称讲师年月日摘要随着计算机和科学技术的飞速发展数字信号处理逐渐成为一门独立的学科成为信息科学的重要组成部分在语音处理雷达图像处理通信生物医学等众多领域中得到广泛应用语音信号在数字信号处理中占有极其重要的地位因此选择通过对语音信号的研究来巩固和掌握数字信号处理的基本能力十分具有代表性对数字信号处理离不开滤波器因此滤波器的设计在信号处理中占有极其重要的地位而软件工具箱提供了对各种数字滤波器的设计本论文简单研究研究了语音信号的采集方法以及给语音信号加噪语音信号进行谱分析和滤波处理通过理论推导得出相应的结论再利用作为编程工具来进行计算机实现以论证推导出来的结论在设计过程中通过设计数字滤波器和数字滤波器来完成滤波处理在设计过程中运用了对整个设计图形的绘制和一些数据的计算以及仿真关键词语音处理滤波器仿真目录摘要第章绪论课题的背景与意义国内外研究现状本文主要工作本文的仿真软件第章语音信号的特点与采集语音信号的特点语音信号的采集第章语音信号的分析语音信号的分析技术语音信号的时域分析短时能量及短时平均幅度分析短时过零率分析语音信号的频域分析利用短时傅里叶变换求语音的短时食谱语音信号的语谱图第章语音信号的综合仿真分析总结致谢参考文献附录一附录二附录三附录四附录五第章绪论课题的背景与意义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的形式语言是人类特有的功能声音是人类常用的工具是相传递信息的最主要的手段因此语音信号时人们构成思想疏通和感情交流的最主要的途径并且由于语言和语音与人的智力活动密切相关与社会文化和进步精密相连所以它具有最大的的信息容量和最高的智能水平现在人类已经开始进入了信息化的时代用现代手段研究语音信号使人们能更加有效的产生传输存储获取和应用语音信息这对于促进社会的发展具有十分重要的意义让计算机能听懂人类的语言是人类自计算机诞生以来梦寐以求的想法随着计算机越来越向便携化方向发展随着计算机环境的日趋复杂化人们越来越迫切要求摆脱键盘的束缚而代之以语音输入这样便于使用的自然的人性化的输入方式作为高科技鼓励应用领域的研究热点语音信号采集与分析从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋并且取得了长足的进步它正在直接与办公交通金融公安商业旅游等行业的语音咨询与管理工业生产部门的语音控制电话电信系统的自动拨号辅助控制与查询以及医疗卫生和福利事业的生活支援系统等各种实际应用领域相接轨并且有望成为下一代操作系统和应用程序的用户界面可见语音信号采集与处理的研究将是一项极具市场价值和挑战性的工作我们今天进行这一领域烦人研究与开拓就是要让语音信号处理技术走入人们的日常生活当中并不断朝更高目标而努力语音信号采集与分析之所以能够那样长期的深深的吸引广大科学者去不断的对其进行研究和探讨除了它的实用性外另一个重要的原因是它始终与当时信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系并且一起发展语音信号采集与分析是已语音语言学和数字信号处理为基础而形成的一门涉及面很广的综合性学科与心理生理学计算机科学通信与信息科学以及模式识别和人工智能等学科都有着非常密切的关系对语音信号采集与分析的研究一直是数字信号处理技术发展的重要推动力量因为许多处理的新方法的提出首先是在语音信号处理中获得成功然后再推广到其他领域国内外研究现状年代以来在美国国防部的测试计划近期的计划以及我国计划等推动下一大批高水平的研究机构和企业加入到语音识别的研究领域极大地推动了语音识别技术的发展和应用语音识别系统已经从过去的小词汇量孤立词识别特定人识别安静环境等简单简单任务逐步发展到大词汇量连续语音非特定人噪声环境下的识别任务从单纯的语音识别任务发展到语音翻译任务从实验室系统走向商业系统年代以后在基于的技术上关键词识别技术研究重点转为集合其他模式识别方法进行性能提高和方法改进以及改进搜索识别算法提高速度等首先如基于人工神经网络的方法该方法用人工神经网络对语音流进行模拟通过人工神经网络对语音流进行识别其中主要配合以达到较高的性能其次如基于支持向量机的方法这些方法都是方法的补充目前还处于研究状态并无稳定系统出现而研究方向则集中在对预处理特征矢量的选择框架的改良垃圾模型的选择等本文主要工作本文简要介绍了语音信号采集与处理的发展史以及语音信号的特征采集与分析方法并通过机录制自己的一段声音运用进行仿真分析最后加入噪声进行滤波处理比较滤波前后的变化第章主要介绍语音信号的特点与采集仿真主要是验证奈奎斯特定律第章主要是对语音信号进行时域频域上的分析如时短功率谱短时能量短时平均过零率语谱图分析等等第章是对语音信号的综合和分析包括语音信号的调制叠加和滤波本文的仿真软件是一种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使用您可以比较使用传统的编程语言如和更快的解决技术计算问题的应用范围非常广包括信号的图像处理通讯控制系统设计测试和测量财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域附加的工具箱单独提供的专用函数集扩展了环境以解决这些应用领域内特定类型的问题提供了很多用于记录和分享工作成果的功能可以将代码与其他语言和应用程序集成来分发算法和应用第章语音信号的特点与采集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在频域内语音信号的频谱分量主要集中在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的噪声的特征下面是一段语音信号的时域波形图图和频域图图由这两个图可以看出语音信号的两个特点图语音信号时域波形图图语音信号频域波形图语音信号的采集基于机的信号采集系统目前机的外部扩展设备已经很齐全一般带有的音频操作软件很全面硬件方面秩序一个可以将语音转换成电子信号的设备比如麦克风软件采用高级程序设计语言有相应的软件工具箱最新版本的不仅可以与等高级语言混合编程互相调用还可以调用计算机硬件设备是目前最为流行的软件之一为制作基于的信号采集系统提供了很好地条件机信号的采集方法为首先将随机时间变化的力位移时间变化的电压信号降压处理其变化范围在之间以满足声卡的输入要求然后就可以将两路信号连接到声卡的接口上利用环境下数据采集工具箱采集声音信号为提高声音信号的质量可对采样频率等属性进行必要的设置在对声音进行录制过程中不可避免的会夹杂一些噪音需要通过过滤波器才能过滤掉这些噪音实际上数字滤波器设计是信号处理工具箱的一个重要组成部分可以根据频谱的特点和处理信号的目的组成部分设计出各种各样符合要求的数字滤波器基于的语音信号采集系统数据采集技术是一项基本的实用性技术已被广泛的应用于测量监测控制诊断科学实验等各个领域近二十年来数据采集技术由于采用了微机等一系列新技术得到了飞速的发展由于数据采集技术涉及的领域广采集信号的动态范围宽处理的数据量大对系统实时性能要求高所以对数据采集和处理系统提出了严格的要求许多新产品新技术也就在数据采集系统中大量涌现近年来随着的功能日益增强性能价格比不断上升开发手段不断改进在数据采集系统的应用也在不断完善性能价格比不断上升开发手段不断改进在数据采集系统的应用也在不断的完善用采集语音信号主要是用一种基于位定点的语音参考文献潘新民王燕芳微型计算机控制技术北京电子工业出版社唐灵军唐洁谌超等基于单片机的水位控制系统设计电子工程设计王琪基于单片机水塔的水位控制系统仿真模型研究自动化与仪器仪表陈建明电气控制与应用电子工业出版社张毅刚彭喜元董继成单片机原理及应用北京高等教育出版社苏晓龙王香婷基于总线的数据采集系统仪表技术与传感器袁新娣基于单片机的智能水塔水位控制系统设计赣南师范学院学报蔡黎一种基于单片机的水位控制系统设计仪器仪表用户陈霞白小军基于单片机的液位监控系统武汉理工大学学报致谢本课题是在老师与工程师的认真与细心的指导下完成的导师们渊博的专业理论以及实践知识严谨的务实的治学风格精益求精的工作作风严以律己宽以待人的道德风范朴实无华的人格魅力对我影响深远使得我的毕业设计课题能够深入地进行下去本课题从选题到初稿编辑完成直至实物模拟成功每一步都是在导师们的精心指导下完成的每一步都倾注了导师大量的心血在此特别感谢老师和南京集团有限公司的工程师对我的精心指导同时也感谢在设计的前前后后过程中给予我许多帮助的同学们还要非常地感谢大学学习期间的授课老师和同学在学习中给我的教导和帮助本论文的顺利完成离不开各位老师同学和朋友的关心和帮助在此深表谢意