信号处理课设 基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪.doc

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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2013年春季学期
信号处理课程设计
题目:基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪
专业班级:
成绩:
目录
摘要 1
前言 2
第一章设计要求及环境 3
3
工作平台简介 3
第二章、设计原理 5
5
FIR滤波器 5
窗口设计法 6
kaiser窗 8
第三章、实现框图 11
设计流程图 11
第四章、基于MATLAB仿真结果及结果分析 12
采集部分设计 12
加噪部分设计 14
滤波部分设计 16
结果分析 20
总结 21
参考文献 22
致谢 23
摘要
本课程设计主要是对一段语音信号,加入噪声后,用汉宁窗设计出的FIR滤波器对加入噪声后的语音信号进行滤波去噪处理。在此次课程设计中,系统操作平台为Windows 7,程序设计的操作软件为MATLAB 。此课程设计首先是用麦克风采集一段语音信号,加入噪声,然后采用kaiser窗函数法设计出FIR滤波器,再用设计出的滤波器对这段加噪后的语音信号进行滤波去噪,最后对前后时域和频域的波形图进行对比分析,从波形可以看出噪声被完全滤除,达到了语音不失真的效果,说明此次设计非常成功。

关键词程序设计;FIR滤波器;kaiser窗;MATLAB
前言
语音信号在数字信号处理中占有极其重要的地位,因此选择通过对语音信号的研究来巩固和掌握数字信号处理的基本能力十分具有代表性。对数字信号处理离不开滤波器,因此滤波器的设计在信号处理中占有极其重要的地位。而MATLAB软件工具箱提供了对各种数字滤波器的设计。本设计“在MATLAB平台上实现对语音信号的去噪研究与仿真”综合运用了数字信号处理的各种基本知识,进而对不带噪语音信号进行谱分析以及带噪语音信号进行谱分析和滤波处理。通过理论推导得出相应的结论,再通过利用MATLAB作为编程工具来进行计算机实现比价已验证推导出来的结论。在设计过程中,通过设计FIR数字滤波器来完成滤波处理。在设计过程中,运用了MATLAB对整个设计中的图形的绘制和一些数据的计算以及仿真。
此次课程中主要的要求是用麦克风采集一段语音信号,绘制波形并观察其频谱,给定相应技术指标,用kaiser窗设计一个满足指标的FIR滤波器,对该语音信号进行滤波去噪处理,比较滤波前后的波形和频谱并进行分析,根据结果和学过的理论得出合理的结论。与不同信源相同滤波方法的同学比较各种信源的特点,与相同信源不同滤波方法的同学比较各种滤波方法性能的优劣。
第一章设计要求及环境

1、学会MATLAB的使用,掌握MATLAB的程序设计方法;
2、掌握windows环境下语音信号采集方法;
3、掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和方法;
4、掌握MATLAB设计FIR数字滤波器的方法;
5、学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
工作平台简介
课程设计的主要设计平台式MATLAB 。如下图1-1所示:MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory ,它是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件,是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身,在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具,而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具,在世界各地的高等院校中十分流行,在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行,适用于Windows、UNIX等各种系统平台。
总的来说,该软件有三大特点。一是功能强大。具有数值计算和符号计算、计算结果和编程可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算等功能;二是界面友善、语言自然。MATLAB以复数处理作为计算单元,指令表达与标准教科书的数学表达式相近;三是开放性强。当学好MATLAB的同时,会更好的帮助自己去就解决一些难题,而且MATLAB拥有非常好的发展前途,对我们未来的帮助也是不可限量的。
图1-1 MATLAB
第二章、设计原理

数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来,随着计算