数字信号处理课程设计--基于FIR的有噪声语音信号处理.doc

绪论 引言　　数字信号处理的主要研究对象是数字信号，且是采用运算的方法达到处理的目的的，因此，其实现方法，基本上分成两种实现方法，即软件和硬件实现方法。软件实现方法指的是按照原理和算法，自己编写程序或者采用现成的程序在通用计算机上实现，硬件实现指的是按照具体的要求和算法，设计硬件结构图，用乘法器加法器延时器、控制器、存储器以及输入输出接口部件实现的一种方法。显然前者灵活，只要改变程序中的有关参数，但是运算速度慢，一般达不到实时处理，因此，这种方法适合于科研和教学。后者运算速度快，可以达到实时处理要求，但是不灵活。目前DSP芯片已进入市场，且正在高速发展，速度高，体积小，性能优良，价格也在不断下降。可以说，用DSP芯片实现数字信号处理，正在变成工程技术领域的主要方法。用合适的DSP芯片，配有合适的芯片语言及任务要求的软件，来实现信号处理功能无疑是一种最佳的数字信号处理系统。本文仅使用软件实现。　　 MATLAB是一种科学计算软件,主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计,它使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容易由用户自行扩展。MATLAB当前已成为美国和其他发达国家在大学教学和教学研究中最常用而必不可少的工具。其主要有信号处理(signal processing)、系统控制(control system)、神经网络(neural network)、图形处理(image processing)、鲁棒控制(robust control)、非线形系统控制设计(nonlinear control)、系统辨识(system identification)、最优化(optimisation)、micro;分析与综合（micro; analysis and synthesis）、模糊逻辑(fuzzy logic)、小波(wavlet)、样条(spline)等工具箱,而且工具箱还在不断增加。这些工具箱给各个领域的研究和工具应用提了有利的工具。借助于这些“巨人肩上的工具”，各个层次研究人员可直观、方便地进行分析计算及设计工作,从而大大地节省时间。 1. 熟悉离散信号和系统的时域特性。 2. 掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。 3. 掌握序列快速傅里叶变换方法。 4. 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。 5. 掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。 6. 掌握MATLAB设计FIR数字滤波器的方法和对信号进行滤波的方 1.3课程设计内容? 1.利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s左右，并对录制的信号进行采样； 2.语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图； 3.产生噪声信号并加到语音信号中，得到被污染的语音信号，并回放语音信号； 4.污染信号的频谱分析，画出被污染的语音信号时域波形和频谱； 5.根据有关的频谱特性，设计FIR数字滤波器； 6.用自己设计的滤波器对被污染的语音信号进行滤波； 7.分析得到信号的频谱，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； 8.回放语音信号。 第二章 数字滤波器的设计的总体方案 2.1流程框图 方案一： 在一个相对较安静的环境下，录下1s左右的wav声音信号，然后对声音进行采样，画出其时域波形和频谱图，利用程序编一个噪声信号加载在原声音信号里面，将这个被污染的语音信号通过baterworth带通滤波器，将滤波后的信号进行抽样再和原始信号进行比较，其流程图如下所示： 方案二： 我们知道在我们的现实生活中噪声信号是无处不在的，所以，声音信号中本来就存在着噪声，我们只需设计一个合适的滤波器将原始声音中的杂音滤除就可以了，其流程图如下所示： 2.2、语音信号采集 录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度控制在1秒，并对录制的信号进行采样；录制时可以使用Windows自带的录音机，或者使用其它专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件（如麦克风），为便于比较，需要在安静、干扰小的环境下录音。 2.3、语音信号分析 通过用windows录音之后，将录音的文件导入到MATLAB，并使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽，并说明语音信号的采样频率不能低于多少赫兹。 语音信号采集的程序： fs=8000,bits=8,T=1,Ts=1/fs; N=T/Ts; [x,fs,bits]=wavread(E:\MATLAB7\work\yuyin.wav,[1024 6023]); x=x(:,1); subplot(321);plot(x); sound(x,fs,bits); title(语音信号时