语音信号处理课程设计指导

数字信号处理课程设计报告

学院：电子信息学院

班级：通信131

姓名：***

2016年月日

目录

一、设计目的 (2)

二、设计要求及任务 (2)

2.1 语音信号的采集 (2)

2.2 语音信号的频谱分析； (2)

三、课程设计平台 (3)

四、设计原理与计算方法 (3)

4.1卷积运算 (3)

4.2 采样定理 (3)

五、设计内容 (4)

5.1利用带阻滤波器的进行滤波的具体步骤 (4)

5.1.1语音信号的录入与提取 (4)

5.1.2加入噪声信号 (6)

5.1.3 语音信号和噪声信号相加 (8)

5.1.4滤波器设计 (9)

5.1.5对信号进行滤波 (11)

5.2利用低通滤波器进行滤波 (12)

六：总结 (14)

一、设计目的

1、学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB 程序设计方法；

2、掌握在Windows 环境下语言信号采集的方法；

3、掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；

4、掌握MATLAB 设计IIR 数字滤波器的方法；

5、学会用MATLAB 对信号进行分析和处理；

二、设计要求及任务

2.1 语音信号的采集

本设计利用计算机Windows 下的录音机录入一句语音信号，然后在Matlab 软件平台下，利用函数waveread 对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

2.2 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，然后加入一干扰信号，要求画出语音信号干扰前后的时域波形，并对其频谱进行分析。

1、设计数字滤波器，给出性能指标（参考指标）；

（1）低通滤波器的性能指标：f p =1000Hz,f s =1200Hz,A s =100dB,A p =1dB （2）高通滤波器的性能指标：f s =4800Hz,f p =5000Hz,A s =100dB,A p =1dB （3）带通滤波器的性能指标：f p1=1200Hz,f p2=3000Hz,f s1=1000Hz, f ps2=3200Hz,A s =100dB,A p =1dB ；

采用双线性变换法设计上面一种类型的数字滤波器，要求使用切比雪夫II 型滤波器。

2、用滤波器对信号进行滤波

画出滤波后信号的时域波形及频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。

3、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。

在熟悉数字信号处理课程理论的基础上，通过MATLAB仿真实现语音信号的采集与处理，进一步加深对数字信号处理理论和技术的掌握。

三、课程设计平台

计算机、MATLAB6.5以上

四、设计原理与计算方法

4.1卷积运算

卷积和乘积运算在频域和时域是一一对应的，两个信号在时域的卷积可以转化为求两者在频域的乘积后再反变换，同理在频域的卷积等时域的乘积。而信号的频域求解有快速傅里叶FFT算法。

卷积与傅里叶变换有着密切的关系。利用这一点性质，即两函数的傅里叶变换的乘积等于它们卷积后的傅里叶变换，能使傅里叶分析中许多问题的处理得到简化。

由卷积得到的函数f*g 一般要比f 和g 都光滑。特别当g 为具有紧支集的光滑函数，f 为局部可积时，它们的卷积f * g 也是光滑函数。利用这一性质，对于任意的可积函数f，都可以简单地构造出一列逼近于f 的光滑函数列，这种方法称为函数的光滑化或正则化。

卷积的概念还可以推广到数列、测度以及广义函数上去。

4.2 采样定理

采样定理，又称香农采样定理，奈奎斯特采样定理，是信息论，特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论。E.T.Whittaker(1915年发表的统计理论),

克劳德·香农与Harry Nyquist都对它作出了重要贡献。另外，V.A.Kotelnikov也对这个定理做了重要贡献。

采样是将一个信号（即时间或空间上的连续函数）转换成一个数值序列（即时间或空间上的离散函数）。采样定理指出，如果信号是带限的，并且采样频率高于信号带宽的两倍，那么，原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。带限信号变换的快慢受到它的最高频率分量的限制，也就是说它的离散时刻采样表现信号细节的能力是有限的。采样定理是指，如果信号带宽不到采样频率的一半（即奈奎斯特频率），那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。大多数应用都要求避免混叠，混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强度有关。

五、设计内容

5.1利用带阻滤波器的进行滤波的具体步骤

5.1.1语音信号的录入与提取

用电脑所带的录音工具录制一段录音，并将声音保存，因为录入的声音不是wav 格式，因此用格式工厂软件将其进行转换位wav格式。

利用Matlab对语音信号进行FFT分析，并画出源语音信号的时域波形和频域波形。

实验代码：

[x,fs]=wavread('c1.wav');%利用wavread函数对语音信号进行提取

figure(1)

subplot(2,1,1);

N=length(x);

T=1/fs;

t=0:T:(N-1)*T; %时间间隔

plot(t,x) %以时间为横轴，x为纵轴画图

title('原语音信号时域分析')%图形命名

xlabel('t(s)')

ylabel('x')

以上为时域分析，接下来为频域分析