1、 课课 程程 设设 计计 课程名称 数字信号处理 题目名称应用 Matlab 对语音信号进行频谱分析及滤波 学生学院 信息工程学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2011 年 1 月 4 日 一一、设计设计题目题目 应用 Matlab 对语音信号进行频谱分析及滤波 二二、设计目的设计目的 1、进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法； 2、增强应用 Matlab 语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能 力； 3、掌握用 MATLAB 对采样信号进行频谱分析基本原理； 4、学会用 MATLAB 设计 FIR 和 IIR 滤波器的基本方法； 5、学会用 M
2、ATLAB 的 GUI 功能设计用户界面。 三三、设计内容设计内容 1、语音信号的采集； 2、语音信号的频谱分析； 3、设计数字滤波器和画出其频率响应； 4、用滤波器对信号进行滤波； 5、比较滤波前后语音信号的波形及频谱； 6、设计系统界面； 7、回放语音信号。 四、设计结果分析四、设计结果分析 1、主界面截图 其中上面两个大图是输入信号的频谱分析；下面的则是输出信号的频谱分析；右边两 个小图是滤波器函数的图像。右边界面可以选择滤波器的参数。本程序具有录音、载入 音频、设计各种滤波器、滤波、回放滤波后的声音等功能。 2、用窗函数法和双线性变换法设计下面要求的 3 种滤波器。 (1)低通滤波器性
3、能指标 fb1 000 Hz，fc1 200 Hz，As100 dB，Ap1 dB。 (2)高通滤波器性能指标 fc4 800 Hz，fb5 000 Hz As100 dB，Ap1 dB。 (3)带通滤波器性能指标 fb11 200 Hz， fb23 000 Hz， fc11 000 Hz， fc23 200 Hz， As100 dB，Ap1 dB。 本次设计利用函数 fir1 设计 FIR 滤波器，利用函数 ellip 设计 IIR 滤波器。 IIR 低通 FIR 低通 分析：对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。当低通滤波器使用 在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器, 或高
4、音消除滤波器。从上面的 IIR 与 FIR 低通滤波器频谱分析图中可以看出，音频的高频部分被滤掉了，输出的声音低沉，且声 音信号有失真。 IIR 高通 FIR 高通 分析：高通滤波器的作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱 动扬声器的中音和高音单元。 有时被称为低频剪切滤波器, 或低音消除滤波器。 从上面的 频谱分析图中可以看出，声音信号的低频部分被滤除了，输出的声音高昂刺耳。同时还 可以看出声音信号有失真。 IIR 带通 FIR 带通 分析：带通滤波器的作用是将频带外的频段滤除，即可滤除低频和高频成分，保留 声音信号的中间频段，除去了高音与低音，增强了中音成分，声音清晰。 五、设计心得体会五、设计心得体会 （1）从电脑上录取一段音频后，将信号载入设计的滤波器中进行滤波。通过观察 图像、回放滤波后的音频来作分析。原始音频信号经过滤波器后输出的信号受到滤波器 的滤波作用， 把高频或低频分
