DSP课程设计报告---设计回声信号产生器.docVIP

中国民航大学 电子信息工程学院 DSP课程设计报告 题 目：　 设计回声信号产生器　 　 专业班级：　 C　　　　　　 　 学　　号：,, 姓　　名： 江丹、覃靖云、陈方　 　 指导教师：　　 韩萍　　　　　 　 　 二〇一一 年 六 月 二十三 日 摘要 数字信号处理(Digital Signal Processing)技术，从20世纪60年代以来，随着计算机科学和信息科学发展，数字处理技术应运而生并得以快速发展。 回声的定义为当声投射到距离声源有一段距离的大面积上时，声能的一部分被吸收，而另一部分声能要反射回来，如果听者听到由声源直接发来的声和由反射回来的声的时间间隔超过十分之一秒，它就能分辨出两个声音这种反射回来的声叫“回声”。 MATLAB语言具备高效、可及推理能力强等特点,是目前工程界流行最广泛的科学计算语言。MATLAB强大的运算和图形显示功能，可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波器分析与设计功能很强，使数字信号处理工作变得十分简单，直观。本实验就是运用MATLAB设计回声信号产生器并对回声信号进行频谱分析。 图形用户界面GUI (Graphics User Interface) 是由各种图形对象,如图形窗口、图轴、菜单、按钮、文本框等构建的用户界面,是人机交流信息的工具和方法。GUI 设计即可以基本的MATLAB 程序设计为主,也可以鼠标为主利用GUIDE 工具进行设计。 关键词 MATLAB语言 滤波器 回波产生 回波消除 频谱分析 GUI界面 目 录 一 设计目的 1 二 设计要求 1 三 设计原理及方案 1 3.1设计原理 1 3.2设计方案及函数调用 3 四 软件流程 5 4.1设计的总体方案图 5 4.2程序流程图 6 五 调试分析 7 5.1原始信号分析 7 5.2使用叠加法获得带回声的语音信号 8 5.3使用滤波器法获得带回声的语音信号 10 六 图形界面GUI设计 17 6.1启动MATLAB的图形界面开发环境 17 6.2界面设计 18 6.3保存运行 19 6.4函数中添加程序（见附录） 19 6.5程序测试结果 19 七 设计总结 20 八 参考文献 20 九 附录 21 一、设计目的 综合运用数字信号处理的理论知识进行回声信号产生器设计，对回声信号进行频谱分析，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。 巩固所学的数字信号处理理论知识， 理解信号的采集、处理、衰减、延时过程； 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； 学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。 二、设计要求 选择一个语音信号作为原声信号，或录制一段自己的语音信号，对其进行频谱分析； 然后在时域用数字信号处理方法将信号加入延时和混响， 产生回声信号，并与原始信号频谱进行比较；最后设计一个GUI界面。 掌握傅里叶变换的计算机实现方法，利用傅里叶变换对原声音信号、回声信号进行频谱分析； 利用简单的衰减延迟叠加法、FIR滤波器法、IIR滤波器设计一次、三次、六次、无限次回声信号产生器； 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； 学会GUI界面设计。 三、设计原理及方案 3．1 设计原理 回声往往是原始声音衰减后的多个延迟迭加而组成, 因此回声可以用信号处理中的延迟单元来生成。 假设x(n)表示原始直接声音信号,y(n)表示迭加后的声音信号, 则直接声音和它的延迟了R个周期的单个回声可以用如下差分方程表示: y(n)=x(n)+ α·x(n-R) (1) 其中α1, 表示回声的衰减系数, 上述差分方程也可以用系统函数表示为: H(z)=1+α·z-R (2) 式(2),即FIR 滤波器, 实际上是一个梳状滤波器,其结构流图, 如图1所示。 图1 FIR 滤波器结构 公式(1)仅仅实现了一重回声, 然而在很多应用场合下, 需要多重回声特效, 因此就不能简单地采用式(1)描述的FIR 滤波器了, 应该用IIR 滤波器来实现。 为了生成均匀间隔的多重回声, 则每一级回声应该比上一级依次衰减和延迟R 个周期, 因此IIR 滤波器地系统函数为: （3） 如果回声次数很多, 则αN→0, 多重回声可以用一个更简洁的IIR 滤波器实现, 系统函数变为: （4） 其结构流图如图2 所示。 图2 IIR滤波器结构 3．2 方案及函数调用 1、语音信号的获取 [x,fs,bits]=wavread(‘ding.wav’,[N1 N2]); 用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采