數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告書

2010年1月目錄廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 錯誤!未定義書簽。一、設(shè)計題目 4二、設(shè)計目的 4三、設(shè)計內(nèi)容 42．1語音信號的采集 42．2語音信號的頻譜分析 52．3設(shè)計數(shù)字濾波器和畫出其頻率響應(yīng) 52．4用濾波器對信號進(jìn)行濾波 52．5比較濾波前后語音信號的波形及頻譜 52．6回放語音信號 52．7設(shè)計系統(tǒng)界面 5四、設(shè)計結(jié)果分析 6五、設(shè)計心得體會 13六、參考文獻(xiàn) 14一、課程設(shè)計的內(nèi)容錄制一段個人自己的語音信號，并對錄制的信號進(jìn)行采樣；畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法和雙線性變換設(shè)計濾波器，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用自己設(shè)計的濾波器對采集的信號進(jìn)行濾波，畫出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進(jìn)行對比，分析信號的變化；回放語音信號；最后，設(shè)計一個信號處理系統(tǒng)界面。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計內(nèi)容積極主動查找相關(guān)資料;濾波器的性能指標(biāo)可以根據(jù)實際情況作調(diào)整;對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行獨立思考和分析;設(shè)計完成后,要提交相關(guān)的文檔;課程設(shè)計報告書(紙質(zhì)和電子版各一份,具體格式參照學(xué)校課程設(shè)計管理規(guī)定),報告內(nèi)容要涵蓋設(shè)計過程、頻譜圖的分析.可運行的源程序代碼(電子版)在基本要求的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以根據(jù)個人對該課程設(shè)計的理解,添加一些新的內(nèi)容;詳細(xì)設(shè)計要求參照<<數(shù)字信號處理>>課程設(shè)計指導(dǎo)手冊.三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作語音信號的采集;語音信號的頻譜分析;數(shù)字濾波器的設(shè)計;對語音信號進(jìn)行濾波處理;對濾波前后的語音信號頻譜進(jìn)行對比分析;2．2語音信號的頻譜分析要求學(xué)生首先畫出語音信號的時域波形；然后對語音號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性，從而加深學(xué)生對頻譜特性的理解。2．3設(shè)計數(shù)字濾波器和畫出其頻率響應(yīng)給出各濾波器的性能指標(biāo)：(1)低通濾波器性能指標(biāo)fb＝1000Hz，fc＝1200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。(2)高通濾波器性能指標(biāo)fc＝4800Hz，fb＝5000HzAs＝100dB，Ap＝1dB。(3)帶通濾波器性能指標(biāo)fb1＝1200Hz，fb2＝3000Hz，fc1＝1000Hz，fc2＝3200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。要求學(xué)生用窗函數(shù)法和雙線性變換法設(shè)計上面要求的3種濾波器。在Matlab中，可以利用函數(shù)fir1設(shè)計FIR濾波器，可以利用函數(shù)butte，cheby1和ellip設(shè)計IIR濾波器；利用Matlab中的函數(shù)freqz畫出各濾波器的頻率響應(yīng)。2．4用濾波器對信號進(jìn)行濾波要求學(xué)生用自己設(shè)計的各濾波器分別對采集的信號進(jìn)行濾波，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進(jìn)行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對信號進(jìn)行濾波。2．5比較濾波前后語音信號的波形及頻譜要求學(xué)生在一個窗口同時畫出濾波前后的波形及頻譜。2．6回放語音信號在Matlab中，函數(shù)sound可以對聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式：sound(x，fs，bits)；可以感覺濾波前后的聲音有變化。2．7設(shè)計系統(tǒng)界面為了使編制的程序操作方便，要求有能力的學(xué)生，設(shè)計處理系統(tǒng)的用戶界面。在所設(shè)計的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)，顯示濾波器的頻率響應(yīng)，選擇信號等。四、設(shè)計結(jié)果分析原始操作界面：IIR的低通濾波器：性能指標(biāo)fb＝1000Hz，fc＝1200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB分析：信號通過IIR的低通濾波器后，只剩下低頻的信號但由于人的聲音并不集中在高頻上，因此信號失真程度不高。IIR高通濾波器：高通濾波器性能指標(biāo)fc＝4800Hz，fb＝5000HzAs＝100dB，Ap＝1dB。分析：信號通過IIR高通濾波器后只剩下高頻部分，而此時的信號產(chǎn)生了明顯的失真，證明聲音信號的主要部分在低頻段上。IIR帶通濾波器帶通濾波器性能指標(biāo)fb1＝1200Hz，fb2＝3000Hz，fc1＝1000Hz，fc2＝3200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。分析：信號經(jīng)過帶通濾波器后剩下過渡帶部分，此時相對高通來說失真較小，但比低通時失真大。FIR低通濾波器低通濾波器性能指標(biāo)fb＝1000Hz，fc＝1200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB分析：信號通過FIR的低通濾波器后只剩下低頻部分并且此時信號失真不大。由于信號的主要部分在低頻段。FIR高通濾波器：高通濾波器性能指標(biāo)fc＝4800Hz，fb＝5000HzAs＝100dB，Ap＝1dB分析：信號通過FIR高通濾波器后剩下高頻部分，情況基本上與IIR高通濾波時相似。FIR帶通濾波器：fb1＝1200Hz，fb2＝3000Hz，fc1＝1000Hz，fc2＝3200Hz，As＝100dB，Ap＝1dB。分析：信號經(jīng)過帶通濾波器后剩下過渡帶部分，失真情況介于低通和高通之間。五、設(shè)計心得體會通過本次試驗，使自己對于數(shù)字信號處理方面尤其是濾波器的工作原理和應(yīng)用方面有了更深一步的了解，同時也讓自己對MATLAB應(yīng)用程序有了更加熟練的操作。在MATLAB編程中的函數(shù)應(yīng)用數(shù)量較多，因此在整個設(shè)計過程中通過多次的函數(shù)調(diào)試才得到良好的效果。并且對于GUI的設(shè)計方面也是嘗試了多次才使界面基本成型。而這些都是自己通過查書上網(wǎng)逐步了解的，學(xué)以致用，將得到的知識快速的應(yīng)用于現(xiàn)實問題中，這是在整個課程設(shè)計中最深刻的體會。由于書本知識初期并不牢固，所以導(dǎo)致整個設(shè)計的整體思路并不清晰，使得效率總是高不了，但逐漸通過上網(wǎng)查詢以及同學(xué)幫助，了解到濾波器設(shè)計的基本基礎(chǔ)思想，才使得自己的設(shè)計可以初具規(guī)模。由于時間和自身能力所限，這次的課程設(shè)計的作品仍舊有較多的缺點，自己對整個設(shè)計的知識了解還不是很清晰，但自己也在實踐中找到了學(xué)習(xí)的方