数字信号处理实验报告

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1、中南大学数字信号处理课程设计报告系（院）：信息科学与工程学院专业：班级：学号：姓名：学年学期:2014~2015学年第1学期设计任务书题目基于MATLAB有噪声语音信号的处理（一）内容选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，对其进行频谱分析；利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其进行频谱分析；设计FIR和IIR数字滤波器，并对被噪声污染的语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征，回放语音信号。最后，设计一个信号处理系统界面。（二）步骤与要求1．语音信号的采集利用Windows下的录音机，录制一段

2、自己的话音，时间在1s内。然后在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。2．语音信号的频谱分析在Matlab中，可以利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，要求学生首先画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析。3．利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其进行频谱分析。4．设计数字滤波器和画出其频率响应给出滤波器的性能指标。确定滤波器技术指标，分别设计FIR数字滤波器和IIR数字滤波器。在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，可以利用

3、函数butte，cheby1和ellip设计IIR滤波器；利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。5．用滤波器对信号进行滤波要求用自己设计的各滤波器分别对加噪声后的信号进行滤波，在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。5．比较滤波前后语音信号的波形及频谱要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。6．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。7．设计系统界面为了使编制的程序操作

4、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。摘要滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。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。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃

5、斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。目录1绪论62课程设计内容73课程设计的具体实现73.1语音信号的采集73.2语音信号的时频分析73.3语音信号加噪与频谱分析93.4设计FIR和IIR数字滤波器103.5用滤波器对加噪语音信号进行滤波173.6比较滤波前后语音信号的波形及频谱173.7回放语音信号243.8设计系统界面243.9

6、小结26结论271绪论数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。数字滤波器,是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波

7、器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应(FIR，FiniteImpulseResponse)滤波器和无限冲激响应(IIR，InfiniteImpulseResponse)滤波器。FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H(z)在处收敛，极点全部在z=0处（因果系统），因而只能用较高的阶数达到高的选择性。FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数