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
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)
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。
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)()(ωH 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：
频域描述：利用傅氏变换的性质，时域相乘频域卷积，若
()()T T j t δ∆Ω↔ 则有
1ˆ()()()2a a T X j X j j πΩ=Ω*∆Ω ˆ()a
X j Ω与()a X j Ω的关系：理想抽样信号的频谱是连续信号频谱的ˆ()()()()()()()a a T a a n n x t x t t x t t nT x nT t nT δδδ∞∞=-∞=-∞==-=-∑∑()()T n t t nT δδ∞=-∞=
-∑ˆ()()a a X j x t Ω↔()()
a a X j x t Ω↔121ˆ()()()a a a s k k X j X j jk X j jk T T T π∞∞=-∞=-∞
Ω=Ω-=Ω-Ω∑∑
周期延拓,重复周期为Ωs(采样角频率)。如果：
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：2 2s h s h f f Ω≥Ω≥或
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
()/2
()0/2
a
s a s X j X j ⎧ΩΩ<Ω⎪Ω=⎨Ω≥Ω⎪⎩
wavplay(x,Fs); %按任意键播放语音信号
wavwrite(x,Fs,'C:\Users\acer\Desktop\数字信号
\sound.wav'); %存储语音信号
N=length(x);%返回采样点数
df=fs/N;%采样间隔
n1=1:N/2;
f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%频带宽度
figure(2);
subplot(2,1,1);
plot(x);%录制信号的时域波形
title('原始信号的时域波形');%加标题
ylabel('幅值/A');%显示纵坐标的表示意义
grid;%加网格
y0=fft(x);%快速傅立叶变换
figure(2);
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y0(n1)));%原始信号的频谱图
title('原始信号的频谱图');%加标题
xlabel('频率w/pi');%显示横坐标表示的意义
ylabel('幅值 ');%显示纵坐标表示的意义
title('原始信号的频谱图');%加标题
