数字信号处理综合实验报告-应用MatLab对语音信号进行频谱分析及滤波资料.doc

数字信号处理综合实验报告 综合实验名称：应用Matlab对语音信号进行 频谱分析及滤波 系 ： 学生姓名： 班 级： 通信 学 号： 11 成 绩： 指导教师： 开课时间： 2011-2012 学年 上 学期 一．综合实验题目 应用MatLab对语音信号进行频谱分析及滤波 二．主要内容 录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号； 课程设计应完成的工作： 语音信号的采集; 语音信号的频谱分析; 数字滤波器的设计; 对语音信号进行滤波处理; 对滤波前后的语音信号频谱进行对比分析; 三．具体要求 学生能够根据设计内容积极主动查找相关资料; 滤波器的性能指标可以根据实际情况作调整; 对设计结果进行独立思考和分析; 设计完成后,要提交相关的文档; 课程设计报告书(纸质和电子版各一份,具体格式参照学校课程设计管理规定),报告内容要涵盖设计题目、设计任务、详细的设计过程、原理说明、、频谱图的分析、调试总结、心得体会、参考文献（在报告中参考文献要做标注，不少于5篇）。 可运行的源程序代码(电子版) 在基本要求的基础上,学生可以根据个人对该课程设计的理解,添加一些新的内容; 四．进度安排 序号 内 容 时间（天） 1 熟悉Matlab程序设计方法,了解数字信号处理工具箱使用 2 2 分析题目,设计程序框图,编写程序代码 3 3 上机调试程序,修改并完善设计 2 4 验收设计成果及上交设计报告（电子稿和打印稿） 1 5 合 计 8 五．成绩评定 （1）平时成绩：无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。迟到15分钟按旷课处理 （2）设计成绩：按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。 （3）设计报告成绩：按照提交报告的质量给出相应的成绩。 课程设计成绩=平时成绩（30%）+设计成绩（30%）+设计报告成绩（40%）  应用MatLab对语音信号进行频谱分析及滤波 第一章 实验任务 录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。 第二章 实验原理 2.1 采样频率、位数及采样定理 采样频率[2]，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。 采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。我们首先要知道：电脑中的声音文件是用数字0和1来表示的。所以在电脑上录音的本质就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。 采样定理又称奈奎斯特定理[2]，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs不小于信号中最高频率fm的2倍时，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。 2.2 时域信号的FFT分析 信号的频谱分析就是计算机信号的傅里叶变换[5]。连续信号与系统的傅里叶分析显然不便于用计算机进行计算，使其应用受到限制。而FFT是一种时域和频域均离散化的变换，适合数值运算，成为用计算机分析离散信号和系统的有力工具。对连续信号和系统，可以通过时域采样，应用DFT进行近似谱分析。 2.3 IIR数字滤波器设计原理 利用双线性变换设计IIR滤波器（巴特沃斯数字低通滤