数字信号处理课程设 报告数字信号处理课程设计 报告.doc

淮 阴 工 学 院 数字信号处理课程设计报告 课题名称:基于MATLAB的语音信号分析和处理-低: 2014年12月22日—2014年12月26日 设计地点: 13306 指导教师: 数字信号处理课程设计指导小组 提交报告日期: 2014年12月29日 一、设计目的与任务 二、基本要求1．基本要求：设计一个语音信号分析和处理系统，要求学生对所采集的语音信号在MATLAB软件平台下进行频谱分析和处理； 2．提高要求：对所采集的语音信号叠加干扰噪声进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。 3．基本教学要求：每组一台电脑（附话筒和耳机），电脑安装MATLAB软件。 三、设计要求 本次课程设计最终要求提交设计说明书，由以下各部分组成： 1．理论依据 根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需的理论（采样频率，采样位数的概念，采样定理；时域信号的DFT，FFT及频谱分析；数字滤波器的设计原理和方法，各种不同性能的滤波器的性能比较），阐述设计原理。 2．信号采集 采集语音信号，画出信号的时域波形图和频谱图。 3．数字滤波器设计 根据语音信号的特点，设计IIR低通数字滤波器；FIR低通数字滤波器；画出各种数字滤波器的频率响应图。 4．信号处理 1）2）3）4）5．信号分析 对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果和滤波器性能进行频谱分析，阐明原因得出结论。 理论依据 4.1语音信号的采集和频谱分析 利用WINDOWS下的录音机，用单声道录制一段自己的声音，时间在1S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。对语音信号进行快速傅立叶变换，在一个窗口同时画出信号的时域波形图和频谱图，分析语音信号的频谱特点。 4.2 设计数字滤波器 低通滤波器性能指标：fp=2670HZ,fs=3300HZ,Ap=1dB,As=30dB,采样频率为10000hz。 4.3 用滤波器对信号进行滤波 1）利用自己设计的IIR数字滤波器对采集的信号进行滤波处理，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱。 2）利用自己设计的FIR数字滤波器对采集的信号进行滤波处理，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱。 在MATLAB中，FIR滤波器利用fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用filter对信号进行滤波。比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果和滤波器性能进行频谱分析。 4.4回放语音信号 对语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。 4.5对语音信号加入噪声后的频谱分析和滤波 在MATLAB软件平台下，在3000HZ以上频段产生一个白噪声，叠加到采集的原始语音信号中，在一个窗口同时画出白噪声的时域波形及频谱，在另一个窗口同时画出叠加噪声前后语音信号的波形及频谱；设计一种滤波器叠加噪声后的语音信号进行处理，滤除叠加的白噪声，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱；比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果进行频谱分析；对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。 基于MATLAB的语音信号分析和处理 5.1信号采集 我们利用函数wavread对语音信号进行采集，原始语音信号及其频谱如下图，信号采集程序见附录。 图1 原始语音信号及其频谱 5.2根据性能指标进行数字滤波器设计 低通滤波器性能指标：fp=2670HZ,fs=3300HZ,Ap=1dB,As=30dB,采样频率为10000hz。 FIR低通滤波器的设计： FIR低通滤波器的幅频特性 图2 FIR低通滤波器的幅频特性幅频特性 图3 IIR低通滤波器的幅频特性 图4 FIR低通滤波前后的频谱 2）IIR低通滤波： 图5 IIR低通滤波前后的频谱 5.4回放语音信号 经过加噪声处理后，可在Matlab中用函数sound对声音进行回放。其调用格式：sound(y,Fs)，sound(y)和sound(y,Fs,bits)。可以察觉滤波前后的声音有明显的变化。 5.5对语音信号加入噪声后的频谱分析和滤波 加入噪声后的波形和频谱如下图： 图6 加噪声后波形和频谱 课程设计总结 数字滤波器是一种对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统。它能够有效的对数字信号进行过滤，过滤数字信号中的干扰和多余成分，保证通信过程的正常实现。? 在这次的