文档介绍：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
目录
第一章绪论 1
设计的目的及意义 1
设计要求 1
设计内容 2
理论依据及信号采集 2
构造受干扰信号并对其进行FFT频谱分析 2
数字滤波器的设计及信号处理 2
第二章信号频谱分析 4
4
5
第三章数字滤波器的设计 7
高通滤波器的设计 7
低通滤波器的设计 7
带通滤波器的设计 8
带阻滤波器的设计 9
第四章 GUI用户图形界面设计 11
GUI的基本设计流程 11
数字滤波器的实现 16
高通滤波器的实现 16
低通滤波器的实现 17
带通滤波器的实现 17
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
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。
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扰噪声并对其进行频谱分析。
3、设计合适的滤波器。
设计内容
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,,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。
构造受干扰信号并对其进行FFT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。
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
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。
第二章信号频谱分析
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2-1-2
图2-1-2 N=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