语音信号的仿真原理

利用MATLAB对语音信号进行分析和处理，采集语音信号后，利用MATLAB软件

平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频

谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。语音信号的“ 短时谱”对于非平

稳信号, 它是非周期的, 频谱随时间连续变化, 因此由傅里叶变换得到的频谱无法获知其

在各个时刻的频谱特性。如果利用加窗的方法从语音流中取出其中一个短断, 再进行傅里

叶变换, 就可以得到该语音的短时谱。

MATLAB 在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与

系统课程的许多内容都是基于公式演算，而 MATLAB 借助符号数学工具箱提供的符号运

算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉

斯正反变换和 z 正反变换等。MATLAB 在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真

分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分

析、信号的频谱分析、系统的 S 域分析和零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮

助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用 MATLAB 进行信号处理领域的各种分析和

实际应用打下基础 [3] 。

滤波器的设计可以通过软件或设计专用的硬件两种方式来实现。随着 MATLAB 软件

及信号处理工具箱的不断完善，MATLAB 很快成为应用学科等领域不可或缺的基础软件。

它可以快速有效地实现数字滤波器的设计、分析和仿真，极大地减轻了工作量,有利于滤波

器设计的最优化。

利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对

其进行频谱分析；设计巴特沃斯滤波器， 并对被噪声污染的语音信号进行滤波， 对滤波

前后信号进行时域分析。