数字信号处理课程设计解读.docx

《 数字信号处理课程设计 》 课程总结报告 题 目 运用matlab的数字音效处理系统设计 学 院 电子信息工程学院 专 业 通信工程 姓 名 赵亚 学 号 队 员 吴双胜 程勇 20 15 年 12月 21日 安徽大学电子学院通信工程系 目录 一、 设计的目的和意义 3 1.1设计的目的和意义 3 1.2关于MATLAB软件： 3 1.3课题要求及分工 3 二、 实现方案 3 2.1总体方案 3 2.2设计流程图 4 三、设计原理 5 3.1回声部分设计 5 3.2混响部分设计 6 3.3和声部分设计 6 四、设计过程 6 4.1设计方案 6 4.2实验程序 7 4.2.1原始信号分析 7 4.2.2回声信号的产生与分析 9 4.2.3混响的产生与分析 13 4.2.4和声的产生与分析 16 4.4.5简易的界面设计 18 4.5实验结果分析 18 五、设计总结 18 5.1课程设计的可取之处： 18 5.2课程设计的不足 18 5.3编程中遇到的问题 18 六、收获与感受 19 七、参考文献 19 一、设计的目的和意义 1.1设计的目的和意义 现在随着时代的发展，人类已开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音信号，使人们能更加有效地产生、传输、存储、获取和应用语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义。学习了数字信号处理以及相关课程，就想自己动手做一段音频处理，来锻炼自己的动手能力，把知识学以致用。 一般的录音是单声道的，放音时也是由一个扬声器发出声音，感觉不到立体感，因此就需要我们对声音进行处理，使得声音信号在平时听起来也可以产生立体感。 综合所学的数字信号处理知识，利用MATLAB语言编程进行单回声、多回声、混音和和声的设计，并对处理后的信号进行频谱分析，实现的单回声、多回声、混音及和声的产生。同时通过处理音乐，我们也能更加的了解编码，熟悉运用MATLAB软件来处理音乐、声音，并熟悉数字信号处理方面的理论知识。 1.2关于MATLAB软件： 1.MATLAB语言具备高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的 数学运算分析中解脱出来； 2. 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化； 3. 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握； 4. 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。 1.3课题要求 1.课题要求 (1).录制采集一段自己的语音信号； (2).设计滤波器，实现单回声、多回声、混响效果和和声效果； 二、实现方案 2.1总体方案 首先，对原始的音频信号进行频谱分析；然后通过数字信号处理对原声信号进行延时，衰减，产生单回声信号及多回声信号，通过图形与原声信号进行比较。 混响效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延时声阵列非常密集、复杂，所以模拟混响效果也复杂多变。声音在一个密闭的控件到达听众时，包含直达声、早期的反射和混响几部分。早期的反射有几个空间上临近的直达声的基本延迟和衰减组成，而混响则有密集的回声组成。 当振幅有少量变换并声音之间有很少的时间差别时，会产生和声效果。延时可用如下函数实现： 注意：在时刻n处的值通常是一个非整数值，在实际视线中，输出样本值需要用到内插法进行计算。 2.2设计流程图 1.通过计算机中的y=fft(x)傅里叶变换，对原声信号和回声信号进行频谱分析。 2.通过设计FIR、IIR滤波器对原声信号进行衰减、延时产生一次、多次（次数可通过N改变，此处以三次为例）。 三、设计原理 3.1回声部分设计原理 回声的定义：当声音投射到距离声源有一段距离的大面积上时，声能的一部分被吸收，而另一部分声能会被反射会俩，如果听者听到由声源直接发出的声和反射回来的声的时间间隔超过1/10秒，就能分辨这是两个声音，将返回的声音成为“回声”。 1、单回声滤波器： 回声可以由简单的延时单元产生。直达声和在R抽样周期后出现的一种单个回音可以用FIR滤波器产生。微分方程为： y(n)=x(n)+αx(n-R) 该差分方程的系统函数可表示为： H（z）=1+ 传递函数的幅频响应形状像梳子，这种滤波器又叫做梳状滤波器 此滤波器为FIR滤波器，其结构图如下： α