數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)-語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波——fir數(shù)字濾波器的漢寧窗函數(shù)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-09-04 12:42 本頁(yè)面
【正文】 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 沈 陽(yáng) 大 學(xué) 語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波 —— FIR 數(shù)字濾波器的（漢寧）窗函數(shù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波 —— FIR 數(shù)字濾波器的（漢寧）窗函數(shù)設(shè)計(jì) 一、 課程設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)對(duì)常用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，掌握數(shù)字信號(hào)處理的工作原理及設(shè)計(jì)方法；掌握利用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法 。 并能夠?qū)υO(shè)計(jì)結(jié)果加以分析 。 二、 設(shè)計(jì)步驟 ⑴ 按“開始－＞程序－＞附件－＞娛樂(lè)－＞錄音機(jī)”的順序操作打開Windows 系統(tǒng)中的錄音機(jī)軟件 ⑵ 用麥克風(fēng)錄入自己的聲音信號(hào)并保 存成文件（語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度不得少于 1秒） ⑶ 記錄以下內(nèi)容： 語(yǔ)音信號(hào)文件保存的文件名為“ ”、格式 PCM， 8 位，單聲道，如圖 1 和圖 2 所示。 語(yǔ)音信號(hào)的采樣速率為 8000Hz/s。 語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度 為 。 圖 1 語(yǔ)音信號(hào)的采集 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 沈 陽(yáng) 大 學(xué) 圖 2 原始語(yǔ)音信號(hào) ⑴ 將上一步驟中保存下來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)文件“ *.wav”復(fù)制到計(jì)算機(jī)裝有 Matlab軟件的磁盤中相應(yīng) Matlab 目錄中的“ work”文件夾中 ⑵ 雙擊桌面上 Matlab 軟件的快捷圖標(biāo) ，打開 Matlab 軟件 ⑶ 在菜單欄中選擇“ File－＞ new－＞ MFile”或是點(diǎn)擊快捷按鈕 ，打開 m文件編輯器 ⑷ 在 m文件編輯器中輸入相應(yīng)的指令將自己的語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)入 Matlab 工作臺(tái)。 程序部分首先用 語(yǔ)音文件 將自己的錄音 導(dǎo)入 ， 指令為 wavread（）， 本設(shè)計(jì)中為 waveread（ ’ ’ ） ,然后 將處理后的語(yǔ)音信號(hào)導(dǎo)出 ， 指令為 :wavwrite(‘ ’ )； 本設(shè)計(jì)中 錄入的是單聲道語(yǔ)音。 一般情況下錄入的雙聲道語(yǔ)音信號(hào)中（主要指 .wav 文件）右導(dǎo)入交保存為變量后，其變量應(yīng)當(dāng)是一個(gè)二列的二維數(shù)組，其中每一列對(duì)應(yīng)一個(gè)聲道，數(shù)組的行數(shù)等于采樣速率與時(shí)間的乘積（即單聲道的采樣點(diǎn)數(shù)）； 本課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的語(yǔ)音原始信號(hào)存為“ ” ； 截短后的輸出語(yǔ)音為：“ ”； 疊加噪聲后的語(yǔ)音為“ ” 。 具體程序段見小標(biāo)題 ⑹ ， 頻譜分析如下圖 3。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 沈 陽(yáng) 大 學(xué) 圖 3 截短后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域和頻域波形 如上圖 3所示，上面的圖是原始聲音截去大部分空白 后的截短語(yǔ)音，這 樣有利于頻譜分析；中間的圖是截短后的聲音在頻域的分析， 首先 對(duì)語(yǔ)音 進(jìn)行采樣，采樣頻率大于信號(hào)最高頻率的 2 倍即可。不過(guò)有突變的信號(hào)的最高頻率趨于無(wú)窮；按足夠大的采樣速率， 本設(shè)計(jì)中采樣頻率為 8000HZ/s； 采樣后 ，進(jìn)行離散傅立葉變換，就可以得到一組數(shù)據(jù)，（通常是復(fù)數(shù)），就 生成 頻譜 分析圖，具體用到的編程函數(shù)為 fft（） 。 橫坐標(biāo)為離散的頻譜，縱坐標(biāo)為其對(duì)應(yīng)的幅值，便可以畫出其離散的頻譜圖 通過(guò)對(duì)圖的分析，確定濾波頻率范圍的參考，其橫坐標(biāo)的具體值應(yīng)當(dāng)是遵循 DFT 定義式和頻率分辨率求得的： ????? 10 )()]([)( Nn knNWnxnxD F TkX
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