数字信号课程设计

数字信号课程设计 ........................................................................................................................... 1

一、 设计题目 ................................................................................................................... 2 二、 设计目的 ................................................................................................................... 2 三、 设计内容 ................................................................................................................... 2

1． 语音信号的采集 ................................................................................................... 2 2． 语音信号的频谱分析 ........................................................................................... 2 3． 设计数字滤波器和画出其频率响应 ................................................................... 2 4． 用滤波器对信号进行滤波 ................................................................................... 3 5． 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 ............................................................... 3 6． 回放语音信号 ....................................................................................................... 3 7． 设计系统界面 ....................................................................................................... 3 四、 设计结果分析 ........................................................................................................... 3

1． 双线性变换法 IIR ............................................................................................... 4 2． 窗函数 FIR .......................................................................................................... 9 五、 设计心得体会 ......................................................................................................... 12 六、 参考文献 ................................................................................................................. 13

1

一、 设计题目

应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波。

二、 设计目的

为了巩固所学的数字信号处理理论知识，使学生对信号的采集、处理、传输、显示

和存储等有一个系统的掌握和理解。

三、 设计内容

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；最后，设计一个信号处理系统界面。

1． 语音信号的采集

利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

2． 语音信号的频谱分析

画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。

3． 设计数字滤波器和画出其频率响应

给出各滤波器的性能指标：

(1)低通滤波器性能指标fb＝1 000 Hz，fc＝1 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。fb是通带频率fc是阻带截止频率

(2)高通滤波器性能指标fc＝4 800 Hz，fb＝5 000 Hz As＝100 dB，Ap＝1 dB。 (3)带通滤波器性能指标fb1＝1 200 Hz，fb2＝3 000 Hz，fc1＝1 000 Hz，fc2＝3 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。

要求学生用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的3种滤波器。在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，可以利用函数butte，cheby1和ellip设计IIR滤波器；利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。

2

4． 用滤波器对信号进行滤波

要求学生用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。

5． 比较滤波前后语音信号的波形及频谱

要求学生在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。

6． 回放语音信号

在Matlab中，函数sound可以对声音进行回放。其调用格式：sound(x，fs，bits)；可以感觉滤波前后的声音有变化。

7． 设计系统界面

为了使编制的程序操作方便，要求有能力的学生，设计处理系统的用户界面。在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型，输入滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。

四、 设计结果分析

系统界面

3

1． 双线性变换法 IIR

1.低通，参数为fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；

第一步：载入语音信号，如图所示：

，生成原始信号的频谱图：

第二步：点击此按钮

第三步：依次选择，如图：

接着输入相关参数fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；，如图

4