[工学]dsp课程设计语音信号的数字滤波处理

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1、语音信号的数字滤波处理摘要数字信号处理（DSP）是20世纪60年代以来，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号处理的一门学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。Matlab是一套用于科学工程计算的可视化高性能软件，是一种交互式的以矩阵为基本数据结构的系统，具有强大的矩阵运算能力，是本次课程设计的计算机辅助分析与设计部分的基础。本设计通过运用MATLAB软件采集一段语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图。再在Matlab中分别设计不同形式的IIR

2、和FIR数字滤波器。之后对采集的语音信号经过不同的滤波器（低通、高通、带通）后，再对其进行频谱分析，通过分析滤波前后频谱图的区别，比较不同滤波器的滤波效果及其对语音信号的影响。关键词：DSP；语音信号处理；MATLAB；滤波器语音信号的数字滤波处理目录1绪论12课程设计目的与内容22.1设计目的22.2设计内容23设计原理23.1用窗函数法设计FIR滤波器23.2用双线性变换法设计IIR数字滤波器34设计程序的调试和运行结果74.1预习题部分74.2设计题部分114.2.1语音信号的频谱分析114.2.2污染信号的频谱分析124.2.3IIR滤波器

3、——切比雪夫型滤波器144.2.4FIR滤波器—hanning窗滤波器175课程设计的思考与体会205.1设计思考205.2设计体会20参考文献22致谢23附录MATLAB程序代码24语音信号的数字滤波处理1绪论随着信息化的推进，数字信号处理的地位和作用变得越来越重要。因为信息化的基础是数字化，而数字化的核心技术就是数字信号处理。半个世纪以来，在如此强有力的需求牵引下，伴随着计算机技术、微电子技术日新月异的突破，数字信号处理的方法和应用越来越广泛和深入，发展十分迅速。“数字信号处理(DSP)”是研究数字序列信号的表示方法，并对信号进行运算，以提取包

4、含在其中的特殊信息的一门学科。DSP是一门理论和实践密切结合的理论性和工程性都很强的学科，其理论性体现在，它综合应用数学、电路理论、信号与系统等领域的基础理论和方法，发展并形成了自己的理论体系，成为通信、雷达、声纳、电声、电视、测控、生物医学工程等众多学科和领域的重要理论基础与技术基础。其工程性体现在，它的应用极为广泛，从科学技术的各个领域到国民经济建设的各个行业；从国防建设的各种武器装备到林林总总的消费类电子产品的设计与生产，都是数字信号处理技术的应用领域。数字滤波器是数字信号处理的基础，用来对信号进行过滤、检测与参数估计等处理，在通信、图像、语

5、音、雷达等许多领域都有着十分广泛的应用。尤其在图像处理、数据压缩等方面取得了令人瞩目的进展和成就。由此可见，数字滤波器的设计尤为重要。目前数字滤波器的设计有许多现成的高级语言设计程序，但他们都存在设计效率较低，不具有可视图形，不便于修改参数等缺点，而Matlab为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。他以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。尤其是Matlab工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。其中的信号处理工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等更是为数字滤波研究的蓬勃发展

6、提供了可能。本次课程设计主要介绍基于Matlab环境的IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计，然后将设计结果应用于语音信号的处理，针对处理结果进一步分析了滤波器性能的。第33页共35页语音信号的数字滤波处理2课程设计目的与内容2.1设计目的1.掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。2.熟悉离散信号和系统的时域特性。3.掌握序列快速傅里叶变换方法。4.学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。5.掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。6.掌握滤波器的网络结构。2.2设计内容本课程设计的内容分为两个部分：预习题：设计卷积

7、运算的演示程序是编写程序演示采样定理（时域采样、频谱周期延拓），同时演示采样频率小于2fc时，产生的混叠效应。设计题：用切比雪夫模拟滤波器（低通、带通、高通）对有噪声信号的语音进行滤波用hanning窗（低通、带通、高通）对有噪声信号的语音进行滤波。3设计原理3.1用窗函数法设计FIR滤波器根据过渡带宽及阻带衰减要求，选择窗函数的类型并估计窗口长度N（或阶数M=N-1），窗函数类型可根据最小阻带衰减As独立选择，因为窗口长度N对最小阻带衰减As没有影响，在确定窗函数类型以后，可根据过渡带宽小于给定指标确定所拟用的窗函数的窗口长度N，设待求滤波器的过

8、渡带宽为Δw，它与窗口长度N近似成反比，窗函数类型确定后，其计算公式也确定了，不过这些公式是近似的，得出的窗口长度还要在计