13-14-2信号与系统课程设计题目

《Signals and Systems 》Class Projects 选题

电子工程学院

2014年4月10日

1、 混响恢复

目的：正确理解逆系统的基本概念，掌握解卷积的基本方法。

内容：

（1） 使用Matlab 中wavrecord 命令录制一段3秒的语音信号，使用wavplay 命

令播放。将该语音信号记为()x t 。

（2） 把会场的声学场景建模成为一个LTI 系统，该系统的单位冲激响应由一组

冲激串组成，其中第k 个冲激对应第k 次回声：

()0()kT k h t e t kT δ∞

-==-∑，其中kT e -代表第k 次回声的衰减，T 表示回波发生的间隔。

自己设置k 和T ，利用()h t 产生针对()x t 的回声信号，记为()()()y t x t h t =*。用wavplay 播放，并在Matlab 中观察其波形。画出()h t 的频率响应()H j ω。

（3） 为了获得高质量的舞台录音效果，须对录音设备检测的声音信号进行某些

处理，以消除回声的影响。设()g t 代表要被用作处理声音信号的LTI 系统的单位冲激响应，则()g t 与()h t 理论上互为逆系统。试求得()g t 及其频率响应()G j ω，并比较()H j ω与()G j ω的关系。

（4） 使()y t 通过单位冲激响应为()g t 的LTI 系统，比较其输出与()x t 的差异。 Matlab 命令：wavread, wavplay, fft, fftshift, plot, figure.

2、 语音信号处理与识别

目的：理解时域和频域尺度变换基本概念，掌握信号时频域分析方法，正确理解采样定理，准确理解滤波器的概念。

内容：

（1） 使用Matlab 中wavrecord 命令录制一段3秒的语音信号，使用wavplay 命

令播放，录制命令和播放命令中的采样频率设置成相同和不同两种情况，对观察到的现象进行分析并结合课本中的知识对该现象进行解释；

（2） 使用不同的采样频率录制一段3秒的语音信号，画出信号的时域波形和频

谱；找到语音信号的主要频谱成分所在的带宽；观察并分析不同采样频率对波形和频谱的影响；寻找声音信号不出现明显失真的最低采样频率；

（3） 录制一段男生的语音信号和一段女生的语音信号，对两段音频信号进行混

合，设计滤波器将混合的语音信号分开成单独的男声和女声信号，如果分

离效果不好，对原因进行解释。

Matlab 命令：wavrecord, wavplay, wavwrite, wavread, save, load, fft, fftshift, filter, plot, subplot, figure.

3、 AM 调制与解调

目的：了解并掌握幅度调制（AM ）及其解调的基本原理，学会利用加法器实现AM 调制。

内容：

设想用图1所示方案来实现幅度调制。其中()x t 与载波信号cos c t ω相加，然后通过一个非线性器件，使输出()z t 与输入()y t 满足如下关系：

()()1y t z t e =-，()()cos100y t x t t π=+

这种非线性关系可以通过二极管的电流-电压特性来实现。若分别以()i t 和

()v t 代表二极管的电流和电压，则有()()01av t i t I e =-（a 为实数）

。可利用y e 的幂级数展开式2311126y e y y y =++++研究()z t 和()x t 频谱的关系。

利用傅里叶变换的性质分析下列问题：

（1） 若()x t 的频谱如图2所示，且1100c ωω=，利用y e 幂级数的前三项，画出

()z t 的频谱()Z j ω；

（2） 设计一个带通滤波器，使得其输出()r t 为用()x t 进行幅度调制的结果

()cos c x t t ω。

(

x t ()

r t

图1

12图2

4、 去除干扰蜂鸣音

目的：掌握信号时频域分析方法，正确理解采样定理，准确理解滤波器的概念。 内容：

提供一个包含某人说话语音片段的声音文件（buzz.wav ，下载地址

/s/1dDtcTwt），但该语音信号被一个包含有几个谐波分量的蜂鸣信号干扰了。

（1）用Matlab的wavread命令读取该声音文件。注意，该命令可以同时得到声音文件的采样率和采样位宽，请查阅Matlab的帮助文件。

（2）用快速傅立叶变换（FFT）计算并画出声音信号的频谱，列写出蜂鸣信号的谐波频率。

（3）思考如何将这些蜂鸣音去除？将去除了蜂鸣音的语音片段播放出来，仔细聆听并写下语音片段中人物所说的话。注意：由于只能播放实信号，因此记得提取信号的实部。

Matlab命令：wavread, wavplay, fft, fftshift, fir1, filter, plot, figure.

5、灰度图像频域处理

目的：正确理解二维傅里叶变换及滤波的基本概念，掌握低通、高通滤波器。内容：提供给学生一幅灰度图像（house.bmp，下载地址/s/1eQ7TXo2）。

（1）使用Matlab中的imread命令读取图像，并用imshow显示图像。

（2）将图像数据变换到二维频域（采用命令fft2），判断该图像的截止频率。

在频域进行低通滤波和高通滤波，恢复空域结果（采用命令ifft2），比较滤波前后的图像差异。

（3）设计一个差分滤波器，得到对该图像的二维一阶差分结果。

Matlab命令：imread, imshow, fft2, fftshift

报告要求及完成时间、地点：

1、每位同学可根据自己的兴趣所在，从5个题目中选择1个题目来独立完成自

己的课程设计，若发现有抄袭现象，做零分处理；

2、课程设计报告需附上Matlab程序及实验结果。

3、需对结果进行分析，解释并给出分析结论。

4、同学们可利用自己的计算机，或者电子工程学院开放实验室内的计算机完成

课程设计。开放地点：科研楼A410，开放时间：周一至周五9点—17点。

5、6月13日周五前将报告纸制版交到科C307（右），电子版发至

kongbin@。