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数字信号处理课程设计报告
淮 阴 工 学 院 数字信号处理课程设计报告 课题名称基于MATLAB的语音信号分析和处理-低通部分 姓名 xx 学号 1234567890 班级 电子0000 专业 电子信息工程 归口系部 电子与电气工程学院 起迄日期 2014年12月22日2014年12月26日 设计地点 13306 指导教师 数字信号处理课程设计指导小组 提交报告日期 2014年12月29日 一、设计目的与任务 通过数字信号处理的课程设计，使学生对信号的采集，处理，传输，显示，存储和分析等有一个系统的掌握和理解。
巩固和运用数字信号处理课程中的理论知识和实验技能，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法，培养学生发现问题，分析问题和解决问题的能力。
二、基本要求 1．基本要求设计一个语音信号分析和处理系统，要求学生对所采集的语音信号在MATLAB软件平台下进行频谱分析和处理； 2．提高要求对所采集的语音信号叠加干扰噪声进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。
3．基本教学要求每组一台电脑（附话筒和耳机），电脑安装MATLAB软件。
三、设计要求 本次课程设计最终要求提交设计说明书，由以下各部分组成 1．理论依据 根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需的理论（采样频率，采样位数的概念，采样定理；时域信号的DFT，FFT及频谱分析；数字滤波器的设计原理和方法，各种不同性能的滤波器的性能比较），阐述设计原理。
2．信号采集 采集语音信号，画出信号的时域波形图和频谱图。
3．数字滤波器设计 根据语音信号的特点，设计IIR低通数字滤波器；FIR低通数字滤波器；画出各种数字滤波器的频率响应图。
4．信号处理 1）利用设计的IIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理； 2）利用设计的FIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理； 3）在原始的语音信号3000HZ以上频段叠加白噪声，选择所设计的一种对叠加白噪声后的语音信号处理，滤除白噪声； 4）画出处理过程中所得的各种波形及频谱图。
5．信号分析 对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。
比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果和滤波器性能进行频谱分析，阐明原因得出结论。
4、 理论依据 4.1语音信号的采集和频谱分析 利用
WINDOWS下的录音机，用单声道录制一段自己的声音，时间在1S内。
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。
对语音信号进行快速傅立叶变换，在一个窗口同时画出信号的时域波形图和频谱图，分析语音信号的频谱特点。 4.2 设计数字滤波器 低通滤波器性能指标fp2670HZ,fs3300HZ,Ap1dB,As30dB,采样频率为10000hz。 4.3 用滤波器对信号进行滤波 1）利用自己设计的IIR数字滤波器对采集的信号进行滤波处理，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱。
2）利用自己设计的FIR数字滤波器对采集的信号进行滤波处理，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱。
在MATLAB中，FIR滤波器利用fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用filter对信号进行滤波。
比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果和滤波器性能进行频谱分析。
4.4回放语音信号 对语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。
4.5对语音信号加入噪声后的频谱分析和滤波 在MATLAB软件平台下，在3000HZ以上频段产生一个白噪声，
叠加到采集的原始语音信号中，在一个窗口同时画出白噪声的时域波形及频谱，在另一个窗口同时画出叠加噪声前后语音信号的波形及频谱；设计一种滤波器叠加噪声后的语音信号进行处理，滤除叠加的白噪声，在一个窗口同时画出滤波前后语音信号的波形及频谱；比较滤波前后语音信号的波形及频谱，对所得结果进行频谱分析；对语音信号进行回放，感觉滤波前后声音的变化。
5、 基于MATLAB的语音信号分析和处理 5.1信号采集 我们利用函数wavread对语音信号进行采集，原始语音信号及其频谱如下图，信号采集程序见附录。
图1 原始语音信号及其频谱 5.2根据性能指标进行数字滤波器设计 低通滤波器性能指标fp2670HZ,fs3300HZ,Ap1dB,As30dB,采样频率为10000hz。 1） FIR低通滤波器的设计 FIR低通滤波器的幅频特性如下图，设计程序见附录。
图2 FIR低通滤波器的幅频特性 2） IIR低通滤波器的设计 IIR低通滤波器的幅频特性如下图，设计程序见附录。 图3 IIR低通滤波器的幅频特性 5.3用滤波器对信号进行滤波 1）FIR低通滤波 图4 FIR低通滤波前后的频谱 2）IIR低通滤波 图5 IIR低通滤波前后的频谱 5.4回放语音信号 经过加噪声处理后，可在Matlab中用函数sound对声音进行回放。