应用Matlab对语音信号进行频谱分析与滤波.docVIP

一、课程设计的内容 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。 二、课程设计的要求与数据 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过程、频谱图的分析. 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; 详细设计要求参照数字信号处理课程设计指导手册. 三、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; 四、课程设计进程安排 序号 设计各阶段内容 地点 起止日期 1 熟悉Matlab程序设计方法,了解数字信号处理工具箱使用 工学一号楼404 十七周周一 2 分析题目,设计程序框图,编写程序代码 工学一号楼404 十七周周二、三 3 上机调试程序,修改并完善设计,并完成设计报告 工学一号楼404 十七周周四、五 五、应收集的资料及主要参考文献 1、程佩青.数字信号处理教程.北京：清华大学出版社出版，2001 2、 刘方铭，姚震，韩国军等.数字信号处理实验指导书.广州：广东工业大学信息工程学院，2006 3、辅助信号处理技术与应用 编著：飞思科技产品研发中心 北京：电子工业出版社2005.3 发出任务书日期： 2007 年 12 月 21 日 指导教师签名：李学易 计划完成日期： 2007 年 12 月 28 日 基层教学单位责任人签章： 主管院长签章： 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，再者，加强学生对Matlab软件在信号分析和处理的运用。 三、设计内容 1 语音信号的采集 利用windows自带的录音机，录制一段语音，时间在1s以内。在matlab平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样。通过wavread函数的使用，进一步理解采样频率，采样位数。 2 语音信号的频谱分析 首先画出由wavread函数采样后的信号的时域波形和它的频域响应波形；其次对语音信号进行FFT变换，得到FFT频谱特性曲线，与原语音信号的频谱特性曲线进行比较。 3 设计数字滤波器和画出其频率响应 用窗函数法和双线性变换法设计以下三种数字滤波器： （1）低通滤波器性能指标fb=1000Hz，fc＝1200Hz， As＝100db，Ap＝1db。 （2）高通滤波器性能指标 fs＝4800Hz，fb＝5000Hz，As＝100db，Ap＝1db。 （3）带通滤波器性能指标 fb1＝1200Hz，fb2＝3000Hz，fc1＝1000Hz，fc2＝3200Hz，As＝100db，Ap＝1db。 4 系统界面设计 本系统界面主要采用if…else语句和menu菜单函数进行设计，如下图： 四、设计结果分析 1原始信号采样后时域图和频谱图： （1）原始语音信号时域图和频率响应图： （2）原始语音信号频谱图及做FFT变换后频谱图： 2 IIR滤波器及通过IIR滤波器后信号的时域和频谱的变化情况并进行比较： （1）IIR低通滤波器： 分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb=1000Hz，由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB= 0.00005时fc=1200Hz，基本符合 分析：由于所取的采样点数比较大，滤波前后的频谱比较相近，但仔细对比仍然可以看出下图结果滤掉了高频成分。 （2）IIR高通滤波器： 分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb=5000Hz，由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB= 0.00005时fc=4800Hz，基本符合 分析：由图明显看出，该滤波器将低频成分滤掉了 （3）IIR带通滤波器： 分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb1=1200Hz，fb2=3000Hz由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB= 0.00005时fc1=1000Hz，fc2=3200Hz基本符合。 分析：上图很明显看出该滤波器将低频和高频成分滤掉了，只