数字信号处理课程设计--数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用

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1、 课 程 设 计 报 告 课程名称课程名称 数字数字信号处理信号处理 课题名称课题名称 数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用 专专 业业 通信工程通信工程 班班 级级 通信通信工程工程 1101 学学 号号 姓姓 名名 指导教师指导教师 2013 年年 9 月月 8 日日 数字信号处理课程设计任务书 一一 、设计目的、设计目的 综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出 相应结论，再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理 解，建立概念。 二、设计要求二、设计要求 1、 MATLAB 的使用，掌

2、握 MATLAB 的程序设计方法。 2、 Windows 环境下语音信号采集的方法。 3、数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。 4、TLAB 设计 FIR 和 nR 数字滤波器的方法。 5、用 MATLAB 对信号进行分析和处理 6、计报告 4000 以上，含程序设计说明，用户使用说明，源程序清单及程序框图。 7、机演示。 8、有详细的文档。文档中包括设计思路、设计仿真程序、仿真结果及相应的分 析与结论。 三、进度安排三、进度安排 第 一 周 星期一： 课题讲解，查阅资料 星期二: 总体设计，详细设计 星期三： 编程，上机调试、修改程序 星期四： 上机调试、完善程序 星期五： 答辩 星

3、期六-星期天：撰写课程设计报告 目目 录录 1. 课题的主要功能 1 1.1 问题描述 .1 1.2 功能要求 .1 2. 课题的功能模块的划分 2 2.1 语音信号采集 .2 2.3 含噪语音信号合成 4 2.4 数字滤波器设计及滤波 4 2.5 回放语音信号 4 3. 滤波器实现的原理 5 3.1 带阻滤波器 6 3.2 低通滤波器 8 3.3 高通滤波 10 4. 程序调试 12 5. 总结 13 6. 附件 14 6.1 带阻滤波 14 6.2 低通滤波 15 6.3 高通滤波 16 7. 评分表 18 1 1. 课题的主要功能课题的主要功能 1.1 问题描述问题描述 录制一段课程设计

4、学生的语音信号并保存为文件， 要求长度不小于 10 秒， 并对录制 的信号进行采样，使用 MATLAB 绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。在 MATLAB 软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种： （1）白噪声； （2） 单频噪色（正弦干扰） ； （3）多频噪声（多正弦干扰） ； （4）其它干扰，可设置为低频、 高频、带限噪声，或 Chirp 干扰、冲激干扰。绘出叠加噪声后的语音信号时域和频谱图， 在视觉上与原始语音信号图形对比，也可通过 Windows 播放软件从听觉上进行对比，分 析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。给定滤波器的规一化性能指标（参考指 标,

5、实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定） ，对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤 波前后语音信号的变化。 1.2 功能要求功能要求 采用 IIR 滤波器的完全设计函数来设计各型 IIR 滤波器（Butterworth型与切比雪夫 I 型、 切比雪夫型和椭圆型的低通、 高通、 带通、 带阻中的至少 3 种类型） ， 滤掉在 MATLAB 软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，绘出滤波器的频域响应。并用这些数字滤 波器对含噪语音信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波 效果，并从理论上进行分析（或解释） 。对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后 语音信号的变化。 2 2. 课

6、题的功能模块的划分课题的功能模块的划分 图2-1 课题的功能模块图 2.1 语音信号采集语音信号采集 使用 Windows 自带的录音机，在安静、干扰小的环境下录音。按“开始”“程序” “附件”“娱乐”“录音机”的顺序打开 windows 中的录音机软件。如图 2-1 所 示： 图 2-2 系统录音界面 录制一段自己的话音“信号” ，按文件属性立即转换8000KHz，8 位，单声道到底 顺序，时间控制在 10 秒以上，然后将音频文件保存“好男人.wav” 3 2.22.2 语音信号分析语音信号分析 使用 MATLAB 绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图， 其主要的程序代码和信号 时域波形图和频谱图如下： x1,fs,bits=wavread(i:/好男人_new); %sound(x1,fs,bits); y1=fft(x1,32768); figure(1) su