[信息与通信]编程实现任意确定信号的频谱分析算法.doc

广西科技大学 数字信号处理课程设计说明书 题 目：编程实现任意确定信号的 频谱分析算法 系 别：计算机工程学院 专业班级：通信 学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录 摘要…………………………………………………………………3 一、设计内容………………………………………………………3 二、设计原理………………………………………………………4 三、设计过程………………………………………………………7 1.CEG和弦音音频文件的频谱分析………………………………7 2.对该信号频谱能量较集中的频带滤波…………………………9 3.比较滤波前后的音频文件………………………………………21 4.对滤波后的音频信号再滤出三个能量最集中的频簇…………21 5.重建信号与原信号的音频进行声音回放比较…………………33 6.分析什么是和弦音………………………………………………35 收获…………………………………………………………………36 参考文献……………………………………………………………36 摘要：　　　随着计算机和信息科学的飞速发展，信号处理逐渐发展成为一门独立的学科，成为信息科学的重要组成部分，在语音处理、雷达、图像处理、通信、生物医学工程等众多领域中得到广泛应应用。　　 Matlab语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，Matlab功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的喜爱。特别是Matlab还具有信号分析工具箱，不需具备很强的编程能力，就可以很方便地进行语音信号分析、处理和设计。　　数字信号处理课程在现代科学中具有很大重要性及自身特点，理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法，对用Matlab进行数字信号处理课程设计的思路，具有很大帮助。　语音信号的处理与滤波的设计主要是用Matlab作为工具平台，设计中涉及到声音的录制、播放、存储和读取，语音信号的抽样、频谱分析，滤波器的设计及语音信号的滤波，通过数字信号处理课程的理论知识的综合运用。从实践上初步实现对数字信号的处理。 　 关键词：抽样频率；频谱分析；滤波器 H(ejω)的幅值关于ω=0，π，2π成偶对称。 2、h(n)为偶对称，N为偶数 H(ejω)的幅值关于ω=π成奇对称，不适合作高通。 3、h(n)为奇对称，N为奇数 H(ejω)的幅值关于ω=0，π，2π成奇对称，不适合作高通和低通。 4、h(n)为奇对称，N为偶数 H(ejω) ω=0、2π＝0，不适合作低通。 窗函数法设计线性相位FIR滤波器步骤: ?确定数字滤波器的性能要求：临界频率{ωk}，滤波器单位脉冲响应长度N； ?根据性能要求，合理选择单位脉冲响应h(n)的奇偶对称性，从而确定理想频率响应Hd(ejω)的幅频特性和相频特性； ?求理想单位脉冲响应hd(n)，在实际计算中，可对Hd(ejω)按M(M远大于N)点等距离采样，并对其求IDFT得hM(n)，用hM(n)代替hd(n)； ?选择适当的窗函数w(n)，根据h(n)= hd(n)w(n)求所需设计的FIR滤波器单位脉冲响应； ?求H(ejω)，分析其幅频特性，若不满足要求，可适当改变窗函数形式或长度N，重复上述设计过程，以得到满意的结果。 窗函数的傅式变换W(ejω)的主瓣决定了H(ejω)过渡带宽。W(ejω)的旁瓣大小和多少决定了H(ejω)在通带和阻带范围内波动幅度，常用的几种窗函数有： ? 矩形窗 w(n)=RN(n)； ? Hanning窗 ； ? Hamming窗 ； ? Blackmen窗 ； ? Kaiser窗 。 式中Io(x)为零阶贝塞尔函数 三、设计过程 1.CEG和弦音音频文件的频谱分析 对给定的CEG和弦音音频文件进行频谱分析，画出信号的时域及幅频特性曲线，程序如下： [y,fs,bits]=wavread(1.wav); %采集已录声音信号 N=length(y); %长度 t=(0:length(y)-1)/fs; %计算时间 figure; plot(t,y); xlabel(时间);ylabel(振幅); title(语音信号的时域图); Y=fft(y); %对信号进行FFT df=fs/N; %采样间隔 n1=0:N/2-1; f=n1*df; %频带宽度 figure; plot(f,abs(Y(1:length(f)))); xlabel(频率);ylabel(振幅); title(语音信号的频谱图); sound(y); %播放给定的CEG和谐音频文件 图形如下：