课程设计报告
课程名称： 数字信号处理 课题名称： 语音信号的处理与滤波 姓 名： 学 号： 院 系： 专业班级： 指导教师： 完成日期： 2013年7月2日
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目录
第1部分 课程设计报告………………………………………3 一．设计目的……………………………………………3 二．设计内容……………………………………………3 三．设计原理……………………………………………3 四．具体实现……………………………………………5
1. 录制一段声音…………………………………5 2. 巴特沃斯滤波器的设计………………………8 3. 将声音信号送入滤波器滤波…………………13 4. 语音信号的回放………………………………19 5. 男女语音信号的频谱分析……………………19 6. 噪声的叠加和滤除……………………………22
五． 结果分析……………………………………………27 第2部分 课程设计总结………………………………28 一． 参考文献……………………………………………28
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第1部分 课程设计报告
一．设计目的
综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。
二．设计内容
录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；换一个与你性别相异的人录制同样一段语音内容，分析两段内容相同的语音信号频谱之间有什么特点；再录制一段同样长时间的背景噪声叠加到你的语音信号中，分析叠加前后信号频谱的变化，设计一个合适的滤波器，能够把该噪声滤除；
三．设计原理
1.在Matlab软件平台下，利用函数wavrecord()，wavwrite(),wavread(),wavplay()对语音信号进行录制，存储，读取，回放。
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2.用y=fft(x)对采集的信号做快速傅立叶变换，并用[h1,w]=freqz(h)进行DTFT变换。
3.掌握FIR DF线性相位的概念，即线性相位对h(n)、H(?)及零点的约束，了解四种FIR DF的频响特点。
4.在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波。
5.抽样定理
连续信号经理想抽样后时域、频域发生的变化（理想抽样信号与连续信号频谱之间的关系）
理想抽样信号能否代表原始信号、如何不失真地还原信号即由离散信号恢复连续信号的条件（抽样定理） 理想采样过程描述： 时域描述：
?a(t)?xa(t)?T(t)??xa(t)?(t?nT)??xa(nT)?(t?nT)xn???n??????T(t)?频域描述：利用傅氏变换的性质，时域相乘频域卷积，若
n?????(t?nT)??a(t)Xa(j?)?xXa(j?)?xa(t)?T(j?)??T(t)
则有
?(j?)?1X(j?)??(j?) XaaT2?1?2?1??Xa(j?)??Xa(j??jk)??Xa(j??jk?s)Tk???TTk????(j?)与X(j?)的关系：理想抽样信号的频谱是连续信号频谱的Xaa
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周期延拓,重复周期为?s(采样角频率)。如果：
?X(j?)?Xa(j?)??a??0???s/2???s/2即连续信号是带限的，且信号最高频率不超过抽样频率的二分之一，则可不失真恢复。
奈奎斯特采样定理：要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率必须大于信号最高频率的两倍：?s?2?h 或 fs?2fh
四．具体实现
1.录制一段声音
1.1录制并分析
在MATLAB中用wavrecord、wavread、wavplay、wavwrite对声音进行录制、读取、回放、存储。
程序如下：
Fs=8000; %抽样频率 time=3; %录音时间 fprintf('按Enter键录音%ds',time); %文字提示 pause; %暂停命令 fprintf('录音中......');
x=wavrecord(time*Fs,Fs,'double'); %录制语音信号 fprintf('录音结束'); %文字提示 fprintf('按Enter键回放录音'); pause; %暂停命令
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