数字信号系统课程设计-语音信号的数字滤波--IIR数字滤波器的冲激响应不变法设计.doc

课 程 设 计 任 务 书 专 业 通信工程 班 级 1班 姓 名 傅辰星 设 计 起 止 日 期 2010-6-27~2010-7-1 设计题目：语音信号的数字滤波——IIR数字滤波器的冲激响应不变 法设计 设计任务（主要技术参数）： 语音信号的采样录音（、N）； 语音信号的频谱分析（）； 语音信号的加噪（）； 数字滤波器的设计（，滤波器的阶数）； 滤波结果输出及效果分析（）； 指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日  语音信号的数字滤波 ——IIR数字滤波器的双线性变换法设计 一、课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。。 1.语音信号的采集 利用Windows系统采集 （1）按“开始－＞程序－＞附件－＞娱乐－＞录音机”的顺序操作打开Windows系统中的录音机软件 （2）用麦克风录入自己的声音信号并保存成文件 文件名为f0858109.wav 采样速率Fs=22.05kHz 时间长度t=3.90s 2.语音信号的频谱分析 (1)将上一步骤中保存下来的语音信号文件“f0858109.wav”复制到计算机装有Matlab软件的磁盘中相应Matlab目录中的“work”文件夹中 (2)双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件 (3)在菜单栏中选择“File－＞new－＞M-File”或是点击快捷按钮，打开m文件编辑器 (4)在m文件编辑器中输入相应的指令将自己的语音信号导入Matlab工作台 图像输出如图1： 图1 原始语音信号 (5)使用MATLAB编辑m文件实现语音信号的截短 编写MATLAB编码实现对shaoyan.wav语音的截取处理，截取范围为5000到23000。代码如下： close all clear all clc [s, fs,nbaits]=wavread(f0858109.wav); L=18000; s1=s(5000:22049); %sound(s1,fs,nbaits); S1=fft(s1); %对s1 傅里叶变换 figure(1) %弹出第一个框，显示处理信号和频谱 subplot(311) plot(s1) title(截短语音信号); wavwrite(s1,fs,s1.wav); %把截信号读错为s1.wav subplot(312) plot(abs(S1)) %对s1截信号做频谱，并输出图像 title(截语音信号频谱); subplot(313); k=0:; detf=fs/22050; %计算频率分辨率，并赋值给变量detf plot(k(1:025)*detf,abs(S1(1:11025))) %绘制信号s1的实际幅频特性（正频率段） title(单边带信号频谱); 频谱分析 在上图中，第一个图为对语音信号的截取处理；第二个图是信号的FFT结果，其横坐标的具体值是X(k)中的序号k；第三个图是确定滤波频率范围的参考图，其横坐标的具体值应当是遵循DFT定义式和频率分辨率求得的： 当k等于0时， ，从数字角频率上看，对应的正好是即直流的位置，也就是说，在取滤波频段时，当将主要能量保留，其余频段部分的信号滤除。 相当于是信号的实际频谱采样，而又是连续时间语音信号的采样。的每两个相邻取值之间的频率间隔大小对应到语音信号的频谱中去，其频率间隔大小正好是 称频率分辨率，其中fs=22050kHz，L=18000 由于是遵循DFT定义式和频率分辨率求得，表示的是滤波频率的范围，下图是单边带频谱，目的是来确定声音主要能量带以及通带频率 fp和阻带频率fst。 其中 kl=4200，kh=7000 3.滤波器的设计： 根据以上IIR数字滤波器设计方法及要求，下面运用双线性变换法基于MATLAB设计一个IIR带通滤波器，通带截止频率fp=4200*1.225=5145Hz ,阻带截止频率fst=7000*1.225=8575;通带最大衰减αp=