【正文】 長 沙 學(xué) 院《數(shù)字信號處理》課程設(shè)計說明書題 目數(shù)字信號處理課程設(shè)計系（部）電子與通信工程系專業(yè)（班級）級通信班姓 名學(xué) 號24指導(dǎo)老師李廣柱、王路露起止日期數(shù)字信號處理設(shè)計任務(wù)書一．課程設(shè)計的目的通過數(shù)字信號處理的課程設(shè)計，使學(xué)生對信號的采集，處理，傳輸，顯示，存儲和分析等有一個系統(tǒng)的掌握和理解。鞏固和運用數(shù)字信號處理課程中的理論知識和實驗技能，掌握最基本的數(shù)字信號處理的理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力。二．課程設(shè)計的題目語音信號的采集、分析與處理。三．設(shè)計內(nèi)容（主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決思路和方案比較等）對一段語音信號進(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。設(shè)計內(nèi)容：采樣一段語音信號；畫出語音信號的時域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標(biāo)，設(shè)計數(shù)字濾波器，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用設(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。關(guān)鍵技術(shù)：頻譜圖的理解；設(shè)計數(shù)字濾波器；數(shù)字濾波的方法；解決思路：對語音號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性；在MATLAB環(huán)境中可以利用函數(shù)fir設(shè)計FIR濾波器，可以利用函數(shù)butter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)。四．設(shè)計步驟. 語音信號的采集對一段語音信號，時間在s內(nèi)。然后在MATLAB軟件平臺下，利用函數(shù)wavread對語音信號進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點數(shù)。通過wavread函數(shù)的使用，要求理解掌握采樣頻率、采樣位數(shù)等概念。. 語音信號的頻譜分析要求首先畫出采樣后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，從而加深對頻譜特性的理解。. 設(shè)計數(shù)字濾波器和畫出其頻率相映給出各濾波器的性能指標(biāo)：() 低通濾波器性能指標(biāo) fb＝Hz，fc＝Hz，As＝dB，Ap＝dB。() 高通濾波器性能指標(biāo) fc＝Hz，fb＝Hz，As＝dB，Ap＝dB。要求用窗函數(shù)法和雙線性變換法設(shè)計上面要求的種濾波器。在MATLAB中，可以利用函數(shù)fir設(shè)計FIR濾波器，可以利用函數(shù)butter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)。. 用濾波器對信號進(jìn)行濾波要求用自己設(shè)計的各種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。. 比較濾波前后語音信號的波形及頻譜并回放語音信號要求在一個窗口同時畫出濾波前后的波形及頻譜。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。. 編制實現(xiàn)上述任務(wù)的相應(yīng)的程序。. 撰寫字課程設(shè)計報告。五．設(shè)計要點. 參考“數(shù)字信號處理”教材掌握頻譜分析的意義。. 參考“數(shù)字信號處理”教材掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計方法。. 學(xué)會使用MATLAB的幫助。六．設(shè)計進(jìn)度安排本次課程設(shè)計共計周時間(周)：第周星期一，分析問題、查閱資料；第周星期二到第周星期四，編寫程序、調(diào)試、修改；第周星期五，演示、寫設(shè)計報告。七．考核標(biāo)準(zhǔn). 同學(xué)平時表現(xiàn)占總成績％，若遲到扣分，無故曠課每次扣 分，二次不到者總成績以分計。. 課程設(shè)計報告占總成績％，在規(guī)定時間內(nèi)上交。. 嚴(yán)禁抄襲，復(fù)制設(shè)計內(nèi)容，查出后相關(guān)同學(xué)設(shè)計成績以零分處理。八．參考資料. 高西全, 丁玉美. 數(shù)字信號處理. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, .. 黃文梅, 熊桂林, 楊勇. 信號分析與處理——Matlab語言及其應(yīng)用. 長沙: 國防科技大學(xué)出版社, .. 余成波. 數(shù)字信號處理及Matlab實現(xiàn). 北京: 清華大學(xué)出版社, .長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表姓名張華東學(xué)號2012032104專業(yè)通信工程班級2班設(shè)計題目數(shù)字信號處理課程設(shè)計指導(dǎo)教師李廣柱 王路露指導(dǎo)教師意見：評定等級： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見：評定等級：　　　　　答辯小組長簽名：　　　　　日期：　　　　教研室意見：教研室主任簽名： 日期： 　系（部）意見：系主任簽名：　　　　　　　　日期：　　　　　說明課程設(shè)計成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“中”、“及格”、“不及格”五類；目 錄摘 要 1緒論 2課程設(shè)計的具體內(nèi)容 讀取語音信號的任務(wù) 任務(wù)分析和解決方案 編程得到的MATLAB代碼 運行結(jié)果和相應(yīng)的分析 IIR濾波器設(shè)計和濾波處理 設(shè)計任務(wù) 任務(wù)分析和解決方案 編程得到的MATLAB代碼 運行結(jié)果和相應(yīng)的分析 FIR濾波器設(shè)計和濾波處理 1設(shè)計任務(wù) 1任務(wù)分析和解決方案 1編程得到的MATLAB代碼 1運行結(jié)果和相應(yīng)的分析 16總結(jié) 20存在的不足及建議 21參考文獻(xiàn) 21語音信號的采集、分析與處理摘 要本文利用 Windows 操作系統(tǒng)提供的錄音機錄制了一段聲音，針對該聲音文件，利用MATLAB 讀取文件獲得語音信號，利用 FFT 算法對該信號進(jìn)行譜分析。同時設(shè)計得到了IIR、FIR 濾波器，每種形式的濾波器分別都設(shè)計了低通、高通和帶通三種類型，利用濾波器對運用信號進(jìn)行處理，并對處理的結(jié)果進(jìn)行了分析。通過對語音信號的采集、分析和處理，掌握了利用 FFT 進(jìn)行譜分析的基本原理和基本方法；掌握了濾波器設(shè)計的基本理論和基本方法，并學(xué)會了對信號進(jìn)行時域分析和頻域分析的基本原理和基本方法。關(guān)鍵詞：語音信號；譜分析；IIR 濾波器；FIR 濾波器緒論通過語音傳遞信息是人類交換信息最方便、最快捷的一種形式，在高度發(fā)達(dá)的信息化時代，用數(shù)字化的方法進(jìn)行語音處理是整個數(shù)字化通信網(wǎng)中最重要、最基本的組成部分之一。數(shù)字電話通信、高音質(zhì)的窄帶語音系統(tǒng)、語音學(xué)習(xí)機、聲控打字機、自動翻譯機、智能機器人、新一代計算機語音智能終端以及許多軍事上的應(yīng)用等，都要用到語音信號處理技術(shù)。隨著集成電路和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，語音信號處理技術(shù)已融入人們的日常生活中。語音信號處理的目的是要得到某些語音特征參數(shù)以便高效地傳輸或存儲；或者是通過某種處理運算以達(dá)到某種用途的要求，例如人工合成語音、辨識出講話者、識別出講話者的內(nèi)容等。MATLAB 是一款功能強大、易于使用的高校數(shù)值計算和可視化軟件，可以用數(shù)學(xué)形式的語言編程，又有大量的庫函數(shù)，所以編程簡單、編程效率高[1~2]。本次課程設(shè)計主要是利用 MATLAB 對數(shù)字化的語音信號進(jìn)行時域和頻域的分析，同時在 MATLAB 中設(shè)計濾波器，并利用濾波器對語音信號進(jìn)行濾波處理，分析濾波前后語音信號的變化，對理解濾波器在語音信號處理過程中的作用是很重要的。下面介紹課程設(shè)計的具體內(nèi)容，在介紹的過程中，緊密結(jié)合課程設(shè)計任務(wù)書，首先分析課程設(shè)計的任務(wù)；提出解決任務(wù)的思路和方法；然后提供解決方案：MATLAB 程序；并對運行 MATLAB 程序得到的結(jié)果進(jìn)行分析。課程設(shè)計的具體內(nèi)容根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，首先需要錄制一段聲音文件；在 MATLAB 下讀取該文件得到數(shù)字語音信號，利用 FFT 對數(shù)字語音信號進(jìn)行譜分析；設(shè)計濾波器，并利用濾波器對語音信號進(jìn)行處理，對濾波結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。、原始語音信號的讀取和分析、讀取語音信號的任務(wù)根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，首先需要錄制一段聲音文件；在 MATLAB 下讀取該文件得到數(shù)字語音信號，并利用 FFT 對數(shù)字語音信號進(jìn)行譜分析。、任務(wù)分析和解決方案MATLAB 提供了讀取語音文件的函數(shù)：[y, Fs, nbits] = wavread(filename)。該函數(shù)讀取名為 filename 的文件，并將讀取得到的數(shù)字語音信號放在了