1、1 语音信号处理语音信号处理 课程设计报告课程设计报告 学院：学院：电气学院电气学院 专业：专业：电子信息工程电子信息工程 2 一一 设计内容设计内容 1.1.设计要求设计要求 本次课程设计要求利用 MATLAB 对语音信号进行数字信号处理和分析， 要求采集语音信号后，在 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。 2.2.设计目的设计目的 通过对课程设计，对信号的采集，处理，传输，显示，存储和分析等有一个 系统的掌握和理解。 巩固和运用在数字信号处理课程中所学的理论知识和实验技 能，掌握最基本
2、的数字信号处理的理论和方法，培养发现问题，分析问题和解决 问题的能力。 3.设计任务设计任务 1 1、语音信号的采集、语音信号的采集 利用 Windows 下的录音机，录制一段自己的话音，时间在几秒内，然后在 Matlab 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。 2 2、语音信号的频谱分析、语音信号的频谱分析 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 Matlab 中，可以利用函数 fft 对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3 3、用滤波器对语音信号进行滤波、用滤波器对语音信号进行滤波 设计滤波器对采集的信号进行
3、滤波， 比较滤波前后语音信号的波形及频谱。 要求自己确定滤波器的性能指标，用冲击响应不变法、双线性变换法或窗函数设 计低通滤波器。 4 4、回放语音信号、回放语音信号 在 Matlab 中，函数 sound 中可以对声音进行回放，其调用格式： sound(x,fs,bits) 3 二二 设计原理设计原理 1 1、数字滤波器、数字滤波器 数字信号处理的主要研究对象是数字信号， 且是采用运算的方法达到处理的 目的的， 因此， 其实现方法， 基本上分成两种实现方法， 即软件和硬件实现方法。 软件实现方法指的是按照原理和算法， 自己编写程序或者采用现成的程序在通用 计算机上实现，硬件实现指的是按照具体
4、的要求和算法，设计硬件结构图，用乘 法器加法器延时器、控制器、存储器以及输入输出接口部件实现的一种方法。显 然前者灵活，只要改变程序中的有关参数，但是运算速度慢，一般达不到实时处 理，因此，这种方法适合于科研和教学。后者运算速度快，可以达到实时处理要 求， 但是不灵活。 目前 DSP 芯片已进入市场， 且正在高速发展， 速度高， 体积小， 性能优良，价格也在不断下降。可以说，用 DSP 芯片实现数字信号处理，正在变 成工程技术领域的主要方法。用合适的 DSP 芯片，配有合适的芯片语言及任务要 求的软件，来实现信号处理功能无疑是一种最佳的数字信号处理系统。 2 2、MatlabMatlab 简介
5、简介 MATLAB 是 matrix 通带 最大衰减 Rp=1 dB; 阻带最小衰减 Rs=15 dB，可以采用窗函数法与等波纹法分别 设计各型 FIR 滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少 3 种类型）来对叠加噪 声前后的语音信号进行滤波处理，绘出滤波器的频域响应，绘出滤波后信号的时 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；在相同的性能 指标下比较各方法的滤波效果，并从理论上进行分析：FIR 滤波器通常采用窗函 数方法来设计。窗设计的基本思想是，首先选择一个适当的理想选频滤波器（它 总是具有一个非因果，无限持续时间脉冲响应） ，然后截取（加窗）它的脉冲响 应得到线性相位和
6、因果 FIR 滤波器。 因此这种方法的重点是选择一个合适的窗函 5 数和理想滤波器。我我们用表示理想的选频滤波器，它在通带上具有单 位增益和线性相位，在阻带上具有零响应。一个带宽的低通滤波器由下式 给定： 为了从得到一个 FIR 滤波器，必须同时在两边截取。而要得到一个 因果的线性相位滤波器，它的长度为，必须有： 这种操作叫做加窗，可以看作是与窗函数的乘积： 其中 根据的不同定义，可以得到不同的窗结构。 在频域中， 因果 FIR 滤波器响应由和窗响应的周期卷积 得到，即： () j d He c 1,| () 0,| j jc d c e He ( ) d hn( ) d hn ()h n N (), 01 1 () 0,2 d hnnN N h n 其 他 ()h n( ) d hn()w n ()h n( )( ) d hn w n 01 () 0, nN w n 关 于对 称 ， 其 他 ()w n () j H e
