毕业论文语音数字信号处理与分析及matlab实现数字信号课程设计.doc

吉林工程技术师范学院 信息工程学院  目 录 第一章 绪 论 1 1.1 设计的目的及意义 1 1.2 设计要求 1 1.3 设计内容 2 1.3.1 理论依据及信号采集 2 1.3.2 构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析 2 1.3.3 数字滤波器的设计及信号处理 2 第二章 信号频谱分析 4 2.1原始信号及频谱分析 4 2.2加入干扰噪声后的信号及频谱分析 5 第三章 数字滤波器的设计 7 3.1 高通滤波器的设计 7 3.2 低通滤波器的设计 7 3.3 带通滤波器的设计 8 3.4 带阻滤波器的设计 9 第四章 GUI用户图形界面设计 11 4.1 GUI的基本设计流程 11 4.2 数字滤波器的实现 16 4.2.1 高通滤波器的实现 16 4.2.2 低通滤波器的实现 17 4.2.3 带通滤波器的实现 17 4.2.4 带阻滤波器的实现 18 第五章 课程设计总结 22 参考文献 I 附录 I  第一章 绪 论 1.1 设计的目的及意义 目的:通过数字信号处理课程设计,使学生深入了解和掌握噪声信号的频谱分析,进一步明确了数字滤波器设计方法和实际应用,为下一步学习和工作打下良好的基础。 意义:语音信号处理是一门新兴的边缘学科，它和认知科学、心理学、语言学、计算机科学、模式识别和人工智能等学科有着紧密的联系。语音信号处理的发展依赖于这些学科的发展，而语音信号处理技术的进步也会促进这些领域的进步。通过MATLAB可以对数字化的语音信号进行处理。由于MATLAB是一种面向科学和工程计算的高级语言，允许用数字形式的语言编程，又有大量的库函数，所以编程简单、编程效率高、易学易懂。我们可以对信号进行加噪和去噪、滤波、截取语音等。 1.2 设计要求 要求利用MATLAB对语音信号进行数字信号处理和分析，要求学生采集语音信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集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。 1、对采集的语音信号进行频谱分析。 2、对原采集的语音信号加入干扰噪声并对其进行频谱分析。 3、设计合适的滤波器。 1.3 设计内容 1.3.1 理论依据及信号采集 根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需理论（采样频率、采样定理；时域信号的FFT分析；数字滤波器设计原理和方法，各种不同类型滤波器的性能比较），阐明设计原理。 采集语音信号，把语音信号保存为.wav文件，长度小于3秒，并对语音信号进行采样；录制的软件可以使用Windows自带的录音机，或者也可以使用其他专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件，为了方面比较，需要在安静、无噪音、干扰小的环境下录，并对其进行FFT频谱分析，画出信号的时域波形图和频谱图。 1.3.2 构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析 对所采集的语音信号加入干扰噪声，对语音信号进行回放，感觉加噪前后声音的变化，分析原因，得出结论。并对其进行FFT频谱分析，比较加噪前后语音信号的波形及频谱，对所得结果进行分析，阐明原因，得出结论。 1.3.3 数字滤波器的设计及信号处理 根据待处理信号特点，设计合适数字滤波器，绘制所设计滤波器的幅频和相频特性。 用所设计的滤波器对含噪语音信号进行滤波。对铝箔后的语音信号进行FFT频谱分析。画出处理过程中所得各种波形及频谱图。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，对所得结果的滤波器性能进行频谱分析，阐明原因，得出结论。设计处理系统的用户界面，在所设计界面上可以选择滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。 第二章 信号频谱分析 2.1原始信号及频谱分析 下面的一段程序是语音信号在MATLAB中的最简单表现，它实现了语音的读入打开，以及绘出了语音信号的波形频谱图。 编程详见附录 结果如图2-1-1 图2-1-1 原始信号的图形 已知一个语音信号，数据采样频率为100Hz，试分别绘制N=128点DFT的幅频图和N=1024点DFT幅频图。 编程详见附录 结果如图2-1-2 图2-1-2 N=128点DFT的幅频图和N=1024点DFT幅频图 上图（a）））高通滤波器是一个使高频率比较容易通过而阻止低频率通过的系统。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。其特性在时域及频域中可分别用冲激响应及频率响应描述。