1、 数字信号处理综合设计数字信号处理综合设计 一、实验目的一、实验目的 1学会 MA TLAB的使用，掌握 MA TLAB的程序设计方法； 2掌握在 Windows 环境下语音信号采集的方法； 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 MA TLAB设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法； 5学会用 MATLAB 对信号进行分析和处理。 二、实验原理二、实验原理 参考数字信号处理教材。 三、主要实验仪器及材料三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容四、实验内容 1语音信号的采集 要求利用 windows 下的录音机或其他
2、软件，录制一段自己的话音，时间控制在 1 秒左 右。然后在 MA TLAB软件平台下，利用函数 wavread 对语音信号进行采样，记住采样频率 和采样点数。通过 wavread 函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。 wavread 函数调用格式： y=wavread(file)，读取 file 所规定的 wav 文件，返回采样值放在向量 y 中。 y,fs,nbits=wavread(file)，采样值放在向量 y 中，fs 表示采样频率（Hz） ，nbits 表示采 样位数。 y=wavread(file,N)，读取前 N 点的采样值放在向量 y 中。 y=wavread(fil
3、e,N1,N2)，读取从 N1 点到 N2 点的采样值放在向量 y 中。 2语音信号的频谱分析 要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在 MA TLAB中， 可以利用函数 fft 对信号进行快速付立叶变换，得到信号的频谱特性；从而加深对频谱特性 的理解。 3设计数字滤波器和画出频率响应 根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标： 1） 低通滤波器性能指标， fp=1000Hz， fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=4800 Hz，fp=5000 Hz As=100dB，Ap=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=120
4、0 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz， fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。要求学生首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器， 在 MA TLAB中，可以利用函数 fir1 设计 FIR 滤波器；然后在用双线性变换法设计上面要求 的三种滤波器，在 MA TLAB 中，可以利用函数 butte、cheby1 和 ellip 设计 IIR 滤波器；最 后，利用 MA TLAB中的函数 freqz 画出各滤波器的频率响应。 4用滤波器对信号进行滤波 比较两种滤波器的性能，然后用性能好的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在 MA TLAB 中，FIR 滤波器利用函
5、数 fftfilt 对信号进行滤波，IIR 滤波器利用函数 filter 对信号 进行滤波。 5比较滤波前后语音信号的波形及频谱 要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。 6回放语音信号 在 MA TLAB中，函数 sound 可以对声音进行回放。其调用格式： sound(x,fs,bits)； 可以感觉滤波前后的声音有变化。 五、实验思考五、实验思考 1双线性变换法中 和 之间的关系是非线性的，在实验中你注意到这种非线性关系 了吗？从那几种数字滤波器的幅频特性曲线中可以观察到这种非线性关系？ 2能否利用公式完成脉冲响应不变法的数字滤波器设计？为什么？ 六、实验报告要求六、实验报告要求 1
6、.简述实验原理及目的。 2.按照实验步骤及要求，比较各种情况下的滤波性能。 3.总结实验所得主要结论。 4.简要回答思考题。 语音信号的数字滤波语音信号的数字滤波 利用双利用双线性变换法实现线性变换法实现 IIRIIR 数字滤波器的设计数字滤波器的设计 一课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现， 掌握数字信号处理的工作原理及设计方法； 熟悉用双 线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方 法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。 二课程设计原理 1用窗函数法设计 FIR 滤波器 根据过渡带宽及阻带衰减要求，选择窗函数的类型并估计窗口长度 N（或阶数 M=N-1） ，窗函 数类型可根据最小阻带衰减 As 独立选择， 因为窗口长度 N 对最小阻带衰减 As 没有影响， 在 确定窗函数类型以后，可根据过渡带宽小于给定指标确定所拟用的窗函数的窗口长度 N，设 待求滤波器的过渡带宽为w，它与窗口长度 N 近似成反比，窗函数类型确定后，其计算公 式
