实验五 数字信号处理综合设计

实验五数字信号处理综合设计

一、实验目的

1．掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；

2．掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法；

3．学会用MATLAB 对信号进行分析和处理。

二、实验内容

1．语音信号的采集

要求利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间定为10秒。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。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。wavread函数调用格式：

y=wavread(file)，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。

[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率（Hz），nbits 表示采样位数。

y=wavread(file,N)，读取前N 点的采样值放在向量y中。

y=wavread(file,[N1,N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。

例如：x1=wavread(h:\课程设计2\shuzi.wav); %读取语音信号的数据，赋给变量x1

2．语音信号的频谱分析

要求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，在MATLAB中，可以利用函数fft对信号进行快速付立叶变换，得到信号的频谱特性；从而加深对频谱特性的理解。

解析：

c

lear;clc;clf;

%语音信号的频谱分析

y=wavread('2.wav');

[y,Fs,nbits]=wavread('2.

wav');

N=2048;Y=fft(y,N);

Y1=fftshift(Y);

plot(abs(Y));title('语音信号的幅度谱');

f=0:1/Fs;(size(y)-1)/Fs;%将所加噪声信号的点数调整到与原信号相同

050100150200250300350400450500

246

80

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

02468

10

3．设计数字滤波器和画出频率响应

根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：

1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz ，fc=1200 Hz ，As=50dB ，Ap=1dB ； 2）高通滤波器性能指标，fc=4800 Hz ，fp=5000 Hz As=50dB ，Ap=1dB ； 3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz ，fp2=3000 Hz ，fc1=1000 Hz ，fc2=3200 Hz ， As=50dB ，Ap=1dB 。

首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器（FIR 滤波器）；然后在用双线性变换法设计上面要求的三种滤波器，可以设计巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ、切比雪夫Ⅱ、椭圆型IIR 滤波器；最后，利用 MATLAB 中的函数 freqz 画出各滤波器的频率响应。

方案一：首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器（FIR 滤波器） 由于，所以选择哈明窗设计三种滤波器 A 、FIR 低通滤波器 代码：%FIR 低通滤波器 clear;clc;clf;

fp=1000;fs=1200;

Wp = 2*pi*fp; Ws = 2*pi*fs;

[y,Fs,nbits]=wavread('2.wav'); wp=Wp/Fs;ws=Ws/Fs; wc = (ws+wp)/2; Rp = 1;As = 50; tr_width=ws-wp;

M= ceil(6.6*pi/tr_width) + 1; n=[0:1:M-1];

hd=ideal_lp(wc,M);

w_ham= (hamming(M))'; h = hd .* w_ham ;

[db,mag,pha,grd,w]= reqz_m(h,[1]); figure(1);subplot(311); plot(w/pi,mag); title('低通加哈明窗幅度谱'); grid on ;

subplot(312); plot(w/pi,pha);title('低通加哈明窗窗相位谱');grid on ; subplot(313); plot(w/pi,db);title('低通加哈明窗对数幅度响应');grid on ;

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

00.5

11.5

低通加哈明窗幅度谱

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

-505低通加哈明窗窗相位谱

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

-200

0200

低通加哈明窗对数幅度响应

B 、FIR 高通滤波器 %FIR 高通滤波器 clear;clc;clf;

fp=1000;fs=1200;

Wp = 2*pi*fp; Ws = 2*pi*fs; [y,Fs,nbits]= wavread('2.wav'); sound(y, Fs);

wp=Wp/Fs;ws=Ws/Fs; wc = (ws+wp)/2; Rp = 1;As = 50; tr_width=ws - wp;

M = ceil(6.6*pi/tr_width) + 1; n=[0:1:M-1];

hd = ideal_lp(wc,M);

w_ham = (hamming(M))'; h = hd .* w_ham ; fph=5000;fsh=4800;