实验指导书 数字信号处理 2011电子、电信11275341

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1、《数字信号处理》实验指导书王晓宁编沈阳大学信息工程学院目录实验一信号的频谱分析2实验二：LPF、HPF、BPF的幅频特性6实验三：DF设计8【附录A】MATLAB简介12【附录B】m文件简介1416课程编号：11275341课程类别：基础必修课适用层次：本科适用专业：电子信息工程、电子科学与技术课程总学时：32适用学期:第5学期实验学时：12开设实验项目数：3撰写人：王晓宁审核人：周昕教学院长：王晖实验一信号的频谱分析一、实验目的与要求通过实验确实了解信号的时域、频域特征，对这两个信号空间有较真实的了解Ø熟悉MATLAB的操作界面；熟悉常用MATLAB常用指令的用法。Ø了解语音信号

2、的采集、回放处理。Ø加深对DFT算法原理和基本性质的理解；Ø熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用；Ø学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便在实际中正确应用FFT。二、实验类型验证（4学时）三、实验原理及说明（1）利用计算机OS中的播放软件播放歌曲，所播放出来的音乐通过其声卡的输出端（主机箱背面的绿色音频输出端口）输出模拟音频信号。（2）此模拟音频信号经黑色音频线被送达计算机的音频输入端（主机箱背面的粉色音频输出端口），并由计算机内部的声卡进行声音信号的采集。（3）在MATLAB软件环境中导入数字音乐信号，仔细观察声音信号时间域（频率

3、域）波形（曲线）体现出的周期特征。离散傅立叶变换DFT的定义：将时域的采样变换成频域的周期性离散函数，频域的采样也可以变换成时域的周期性离散函数，这样的变换称为离散傅立叶变换，简称DFT。利用DFT将所采集的音频信号进行时、频域转换，并观察二者之间的联系。FFT是DFT的一种快速算法，将DFT的N2步运算减少为步，极大的提高了运算的速度。Ø旋转因子的变化规律。Ø蝶形运算规律。Ø基2FFT算法。16四、实验仪器序号名称主要用途1计算机DSP硬件支持2MATLAB6.5版以上软件DSP软件支持五、实验内容和步骤【准备工作】1．用音频对录线，连接计算机主机箱的的音频“麦克输入”接口（粉色

4、）和主机的音频输出口（绿色）；2．将音乐文件“东邪西毒.mp3”或同学们自己准备的音乐文件复制到计算机中，并用系统中的音频播放器（如“千千静听”或“mediaplayer”等）播放（注意，为了实验方便，最好将播放方式设置成“循环”方式）；（一）时频分析1．将实验程序au_sample2.m复制到装有Matlab软件的磁盘的相应Matlab目录中的“work”文件夹中；2．双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件；3．在菜单栏中选择“File－＞open－＞M-File”或是点击快捷按钮，在对话窗中选定本次试验程序au_sample2.m，在m文件编辑器中打开；4．

5、仔细阅读程序，了解程序执行过程；5．在程序代码第14行的“-”位置双击鼠标左键，建立断点（如图所示红点所在位置）；6．在菜单栏中选择“Debug－＞Run”或点击快捷按钮、或按F5运行程序；（结果可以用虚拟示波器观察或用耳机听）实现语音信号的回放；7．单击采用步进方式运行程序，观察16语音采集的（双声道）各帧信号波形和频谱；1．记录波形，写实验报告。2．修改程序（或调用程序au_sample3.m），对语音信号做重低音加重（断点设置如下图），重新观察（听）音频信号的变化，并加以记录，将修改过程、所观察到的结果记录在实验报告上。（二）FFT1、复习DFT的定义、性质和用DFT作谱分析

6、的有关内容；2、将实验程序au_fft.m复制到装有Matlab软件的磁盘的相应Matlab目录中的“work”文件夹中；3、双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件；在菜单栏中选择“File－＞open－＞M-File”或是点击快捷按钮，在对话窗中选定本次试验程序au_fft.m，在m文件编辑器中打开；4、仔细阅读程序，了解程序执行过程；161、在程序代码第14行的“-”位置双击鼠标左键，建立断点（如上图所示红点所在位置）；2、在菜单栏中选择“Debug－＞Run”或点击快捷按钮、或按F5运行程序；（结果可以用虚拟示波器观察或用耳机听）实现语音信号的回放；3、单

7、击采用步进方式运行程序，观察语音采集的（双声道）各帧信号波形和FFT幅频特性；4、记录波形，写实验报告。六、实验数据处理与分析在MAtlab环境，同步观察输入语音信号波形及其频谱结果，记录，定性地分析时、频域之间的对应关系七、注意事项1.实验说明：在设置断点时，要注意调试过程，即：（1）先在源程序中相应的位置断点，再运行；（2）若要修改程序，要点击，保存程序后再运行，否则新设置的内容不会直接体现在运行结果中；2.音量的影响：实验时，输入及输出音量应视情况做适当调整，以