淮阴工学院
数字信号处理课程设计报告
题目：音乐信号的处理与分析
系（院）：计算机工程学院
专业：通信工程
班级：通信1111
学号：1111302136
姓名：徐玥
指导教师：顾相平
学年学期:2013 ~ 2014 学年第 1 学期
2013年12月18 日
设计任务书
课题
名称
音乐信号的处理与分析
设计目的1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过
程；
2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；
3.学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。
实验环境1.微型电子计算机（PC）；
2.安装Windows 2000以上操作系统，MATLAB等开发工具。
任务要求1.使用Windows下的录音机录制一段音乐信号或采用其它软件截取一段音乐信号，对
其进行频谱分析；对音乐信号进行不同频率的抽样，分析采样信号的频谱；对音乐信号进行调制，分析调制信号的频谱；设计FIR和IIR数字滤波器，对调制音乐信号进行同步解调，分析滤波后信号的时域和频域特征，回放语音信号。最后，设计一个信号处理系统界面。
2.利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，
注意材料收集与整理；
3.在第14周末之前完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作；
4.结束后，及时提交设计报告（含纸质稿、电子稿），要求格式规范、内容完整、结论
正确，正文字数不少于3000字（不含代码）。
工作进度计划
序号起止日期工作内容
1 2013.12.9~2013.12.9 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案。
2 2013.12.10~2013.12.11 设计总体方案，构建、绘制流程框图，编写代码，上机调试。
3 2013.12.12~2009.12.13 测试程序，完善功能，撰写设计报告。
4 2013.12.13 参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。
指导教师（签章）：
年月日
摘要
音乐信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语言是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。
音乐信号处理是研究用数字信号处理技术队语音信号进行处理的一门科学，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。
本次课程设计是用MATLAB对含噪的语音信号同时在时域和频域进行滤波处理和分析。采用一系列图像分析和处理技术，实现了语音信号的基本处理的功能，经过测试运行，设计圆满的完成了对语音信号的读取和打开，较好的完成了对语音信号的频谱分析，通过FFT变换，得出了语音信号的频谱图。在滤波这一块课题主要是从数字滤波器入手来设计滤波器，基本实现了滤波，完成各种滤波器的效果比较。
关键词：音乐信号处理滤波MATLAB 波形频谱
目录
1 绪论 (1)
2 课程设计题目描述和要求 (2)
3 音乐信号的分析及处理方法 (2)
3.1 声音的录入与打开 (2)
3.2 时域信号的FFT分析 (2)
3.3 数字滤波器设计原理 (3)
3.4 数字滤波器的设计步骤 (3)
3.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (3)
4 图形用户界面设计 (4)
4.1 图形用户界面概念 (4)
4.2 图形用户界面设计 (4)
4.3 图形用户界面制作 (4)
5 课程设计的具体实现 (6)
5.1音乐信号的音谱和频谱观察 (6)
5.2音乐信号的抽取（减抽样） (7)
5.3音乐信号的AM调制 (9)
5.4 AM调制音乐信号的同步解调 (11)
总结 (14)
致谢 (16)
参考文献 (17)
1 绪论
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。
数字滤波器是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应(FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应(IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。
FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H(z)在处收敛，极点全部在z=0处（因果系统），因而只能用较高的阶数达到高的选择性。FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。FIR滤波器因具有系统稳定，易实现相位控制，允许设计多通带（或多阻带）滤波器等优点收到人们的青睐。
IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有
