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DSP课程设计报告
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题目一:基于Matlab的数字滤波器设计及其对语音信号的应用
课程设计的目的:
1).掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法;
2).掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法;
3).掌握在Windows环境下语音信号采集以及时域、频域分析;
4).学会MATLAB的使用,掌握MATLAB的程序设计方法;
5).学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
课程设计内容:
录制一段自己的语音信号,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matlab设计数字滤波器,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。
课程设计基础:
MATLAB编程基础、数字信号处理知识、语音信号处理知识。
具体步骤与要求:
语音信号的采集
录制一段自己的话音,或利用老师给的语音,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。wavrecord(2*fs,fs)

要求画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。fft
,画出其频率响应曲线
各滤波器的性能指标:
(1)低通滤波器性能指标 fp=1000Hz, fs=1200Hz, As=40dB, Ap=1dB。
(2)高通滤波器性能指标 fs=4000Hz, fp=4300Hz, As=40dB, Ap=1dB
(3)带通滤波器性能指标 fp1=1200 Hz, fp2=3 000 Hz, fs1=1000 Hz, fs2=3200 Hz, As=40dB, Ap=1dB。
要求:
频率变换法设计IIR滤波器: 可以利用函数butter、cheby1、cheby2和ellip等设计。
(选做)设计IIR滤波器:用双线性变换法设计上面要求的3种滤波器。bilinear
(选做)设计FIR滤波器:用窗函数法设计上面要求的3种滤波器。可以利用函数fir1设计FIR滤波器。
函数freqz画出各滤波器的频率响应。
用滤波器对信号进行滤波,比较滤波前后语音信号的波形及频谱
要求用自己设计的各滤波器分别对采集的语音信号进行滤波,并在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。
IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波;
FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波。
回放语音信号
在MATLAB中,函数sound可以对声音进行回放。其调用格式:sound(x,fs,bits);可以感觉滤波前后的声音有变化。
(选做)设计系统界面
为了使编制的程序操作方便,要求有能力的学生,设计处理系统的用户界面。在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型,输入滤波器的参数,显示滤波器的频率响应,选择信号等。
5 滤波器设计方法综述
滤波器的设计步骤:
1) 给出系统的性能指标;
2)用一个离散的时间系统逼近这些性能指标;
3),所以,,尤其是低通,带通,,如果输入是带限的,且采样率满足奈奎斯特采样率, 这系统是一个线性时不变的连续系统.
H (e jΩT ), Ω< π/ T ω H eff ( jΩ) = H (e jω) = H eff ( j ), ωπ/ T
6 实验程序
fs=22050; %语音信号采样频率为22050
x1=wavread('Windows Critical '); %读取语音信号的数据,赋给变量x1
sound(x1,22050); %播放语音信号
y1=fft(x1,1024); %对信号做1024点FFT变换
f=fs*(0:511)/1024;
figure(1)
plot(x1) %做原始语音信号的时域图形
title('原始语音信号');
xlabel('time n');
ylabel('fuzhi n');
figure(2)
freqz(x1) %绘制原始语音信号的频率响应图
title('频率响应图')
figure(3)
subplot(2,1,1);
plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图
title('原始语音信号FFT频谱')
subplot(2,1,2);