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数字信号处理课程设计 08应物1，2班 课程设计目的 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； 掌握在Windows环境下语音信号采集的方法； 掌握数字信号处理的基本概念、基本理论 和基本方法； 掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； 学会用MATLAB对信号进行分析和处理。 课程设计内容 1、录制一段语音信号，对语音信号进行频谱分析； 2、给原始的语音信号加噪声，画出加噪后的语音信号进行频谱分析； 3、设计性能良好的滤波器对信号进行滤波； 4、对语音进行回放，并与滤波后的语音信号对比。 设计流程图 语音信号的获取 在windows下录制一段语音，时间控制在3s以内。 方法：利用windows下的录音机（开始—程序—附件—娱乐—录音机，文件—属性—立即转换—8000KHz，8位，单声道）或其他软件，录制一段自己的话音。 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。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。 语音信号的获取 fs=22050；％语音信号采样频率为22050 x1=wavread(’c:\1.wav’)； ％读取语音信号的数据，赋给变量x1 产生噪声信号 [y,fs,nbits]=wavread (3.wav); n = length (y) ; %求出语音信号的长度 t=[0:1/8000:2 zeros(1,194431)]; noise=0.04*sin(10000*pi*t);%sin函数产生噪声 噪声与信号叠加 X2=x1+nosie; 对原始信号及噪声信号进行频谱分析 yl=fft(xl,1024);％对信号做1024点FFT变换 y2=fft(x2,1024);％对加噪信号做谱分析 Subplot(2,1,1);plot(f,abs(y1(1:512)))； Subplot(2,1,2);plot(f,abs(y2(1:512)))； 数字滤波器的设计 设计滤波器 IIR滤波器 FIR滤波器 IIR滤波器设计 Butterworth模拟低通滤波器 切比雪夫I(CB I)型模拟低通滤波器 切比雪夫II (CB II)型模拟低通滤波器 椭圆低通滤波器 滤波器指标 1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB； 2）高通滤波器性能指标，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz As=100dB，Ap=1dB； 3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。 信号滤波 f2=filter(bz,az,x2)； 滤波前后对比 回放语音 在Matlab中函数sound可以对语音信号进行回放，并将滤波后的语音进行比较。 sound(x2,22050)；％播放加噪声后的语音信号 Sound(f2,22050)；％播放滤波后的语音信号 * * 傅立叶分析告诉我们，任何波形的时域信号都是由不同频率的正弦信号叠加形成的。 通过频域分析我们可以发现该波形是单一频率正弦波调制的双边带信号与宽带噪声干扰的叠加，双边带信号的载波频率为100 Hz，而干扰噪声的频率大于170 Hz 滤波的基本概念 滤波 提取输入信号中的有用频率成分，抑制无用频率成分的信号处理过程。 傅立叶分析告诉我们，任何波形的时域信号都是由不同频率的正弦信号叠加形成的。 通过频域分析我们可以发现该波形是单一频率正弦波调制的双边带信号与宽带噪声干扰的叠加，双边带信号的载波频率为100 Hz，而干扰噪声的频率大于170 Hz 1. 滤波原理 根据滤波特性来分： 低通；高通；带通；带阻 (理想滤波器是不可实现的,只能在一定程度上去逼近) 滤波器 模拟滤波器 数字滤波器 经典滤波器 从单位脉冲响应长度来分：IIR-DF；FIR-DF 现代滤波器 寻找在某种准则下的最优解 维纳滤波器，卡尔曼滤波器，自适应滤波器 从对信号处理的作用来分： 选频；其他 各种理想模拟滤波器幅频特性 每一种又有模拟(AF)、数字(DF)两种滤波器. 对数字滤波器, 从实现方法上, 有IIR滤波器和 FIR滤波器之分, 转移函数分别为: LTI系统 若ai等于零，则系统为FIR数字滤波器。 若ai至少有一个非零，则系统为IIR 数字滤波器。 数字滤波器的技术指标 　　 假设数字滤波器的频率响应函数H(ejω)用下式表示： H(ejω)=|H(ejω)|ejθ(ω) 式中，|H(ejω)|称为幅频特性函数; θ(ω)称为相频特