语音数字信号处理与分析及matlab实现_数字信号课程设计

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1、吉林工程技术师范学院信息工程学院《数字信号处理》课程设计报告题目：语音数字信号处理与分析及Matlab实现专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：时间：2013/11/4----2013/11/22目录第一章绪论11.1设计的目的及意义11.2设计要求11.3设计内容21.3.1理论依据及信号采集21.3.2构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析21.3.3数字滤波器的设计及信号处理2第二章信号频谱分析42.1原始信号及频谱分析42.2加入干扰噪声后的信号及频谱分析5第三章数字滤波器的设计73.1高通滤波器的设计73.2低通滤波器的设计73.3带通滤波器的设计83.4带阻

2、滤波器的设计9第四章GUI用户图形界面设计114.1GUI的基本设计流程114.2数字滤波器的实现164.2.1高通滤波器的实现164.2.2低通滤波器的实现174.2.3带通滤波器的实现174.2.4带阻滤波器的实现18第五章课程设计总结22参考文献I附录I第一章绪论1.1设计的目的及意义目的:通过数字信号处理课程设计,使学生深入了解和掌握噪声信号的频谱分析,进一步明确了数字滤波器设计方法和实际应用,为下一步学习和工作打下良好的基础。意义:语音信号处理是一门新兴的边缘学科，它和认知科学、心理学、语言学、计算机科学、模式识别和人工智能等学科有着紧密的联系。语音信号处理的发展依赖

3、于这些学科的发展，而语音信号处理技术的进步也会促进这些领域的进步。通过MATLAB可以对数字化的语音信号进行处理。由于MATLAB是一种面向科学和工程计算的高级语言，允许用数字形式的语言编程，又有大量的库函数，所以编程简单、编程效率高、易学易懂。我们可以对信号进行加噪和去噪、滤波、截取语音等。1.2设计要求要求利用MATLAB对语音信号进行数字信号处理和分析，要求学生采集语音信号后，在MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。1、对采集的语音信号进行频谱分析。2、对原采集的语音信号加入干

4、扰噪声并对其进行频谱分析。3、设计合适的滤波器。231.3设计内容1.3.1理论依据及信号采集根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需理论（采样频率、采样定理；时域信号的FFT分析；数字滤波器设计原理和方法，各种不同类型滤波器的性能比较），阐明设计原理。采集语音信号，把语音信号保存为.wav文件，长度小于3秒，并对语音信号进行采样；录制的软件可以使用Windows自带的录音机，或者也可以使用其他专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件，为了方面比较，需要在安静、无噪音、干扰小的环境下录，并对其进行FFT频谱分析，画出信号的时域波形图和频谱图。1.3.2构造受干扰信号并对其进行FF

5、T频谱分析对所采集的语音信号加入干扰噪声，对语音信号进行回放，感觉加噪前后声音的变化，分析原因，得出结论。并对其进行FFT频谱分析，比较加噪前后语音信号的波形及频谱，对所得结果进行分析，阐明原因，得出结论。1.3.3数字滤波器的设计及信号处理根据待处理信号特点，设计合适数字滤波器，绘制所设计滤波器的幅频和相频特性。用所设计的滤波器对含噪语音信号进行滤波。对铝箔后的语音信号进行FFT频谱分析。画出处理过程中所得各种波形及频谱图。对语音信号进行回放，感觉滤波前后23声音的变化。比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果的滤波器性能进行频谱分析，阐明原因，得出结论。设计处理系统的用

6、户界面，在所设计界面上可以选择滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。23第二章信号频谱分析2.1原始信号及频谱分析下面的一段程序是语音信号在MATLAB中的最简单表现，它实现了语音的读入打开，以及绘出了语音信号的波形频谱图。编程详见附录结果如图2-1-1图2-1-1原始信号的图形已知一个语音信号，数据采样频率为100Hz，试分别绘制N=128点DFT的幅频图和N=1024点DFT幅频图。编程详见附录结果如图2-1-223图2-1-2N=128点DFT的幅频图和N=1024点DFT幅频图上图（a）、(b)为N=128点幅频谱图，(c)、(d)为N=1024点幅频谱图。由

7、于采样频率f=100Hz，故Nyquist频率为50Hz，（a）、(c)是0～100Hz频谱图，(b)、(d)是0～50Hz频谱图。由（a）或(c)可见，整个频谱图是以Nyquist频率为轴对称的。因此利用fft对信号做频谱分析，只要考察0～Nyquist频率（采样频率一半）范围的幅频特性。比较（a）和(c)或(b)和(d)可见，幅值大小与fft选用点数N有关，但只要点数N足够不影响研究结果。从上图幅频谱可见，信号中包括15Hz和40Hz的正弦分量。2.2加入干扰噪声后的信号及频谱分析若信号