2022年matlab语音信号滤波处理数字信号处理课程设计方案.docx

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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习数字信号处理课程设计欢迎下载精品学习资源题目： 基于 matlab 的语音信号滤波处理学院：物理与电子信息学院专业：电子信息工程班级： 学号： 姓名：指导老师 ：摘要：语音信号处理是争论用数字信号处理技术和语音学学问对语音信号进行处理的新兴学科，是目前进展最为快速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效， 最常用和最便利的交换信息手段，所以对其的争论更显得尤为重要；Matlab 语言是一种数据分析和处理功能特殊强大的运算机应用软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算才能处理数据；这

2、为我们的本次设计供应了强大并良好的环境！欢迎下载精品学习资源本设计要求自己录制一段自己的语音后，在 MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图；再在 Matlab 中分别设计不同形式的 FIR 数字滤波器；之后对采集的语音信号经过不同的滤波器（低通、高通、带通）后，观看不同的波形，并进行时域和频谱的分析；对比处理前后的时域图和频谱图，分析各种滤波器对于语音信号的影响；最终分别收听进行滤波后的语音信号成效，做到明白在怎么样的情形下该用怎么样的滤波器；目录1. 设计内容42. 设计原理42.1语音信号的时域分析 42.2语音信号的频域分析 53. 设计过程53.1

3、实验程序源代码 63.1.1原语音信号时域、频域图6欢迎下载精品学习资源3.1.2低通滤波器的设计 63.1.3高通滤波器的设计 73.1.4带通滤波器的设计 83.1.5语音信号的回放 93.2调试结果描述 1 03.3所遇问题及结果分析 1 53.3.1所遇主要问题 1 63.3.2结果分析 1 64. 体会与收成175. 参考文献171. 设计内容：1. 第一录制好一段自己的语音；2. 用 Matlab 分别设计好 3 种类型的滤波器（指标自己确定）：低通型、高通型、带通型；3. 用 Matlab 将语音信号进行采样，并分别将其通过所设计的 3 种滤波器；欢迎下载精品学习资源4. 用 M

4、atlab 自带的语音返回函数收听滤波后的语音信号，分析并比较其与原语音信号的差异；2. 设计原理：语音信号时一种非平稳的时变信号，它带着各种信息；在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息；语音信号分析的目的就在于便利有效的提取并表示语音信号所携带的信息；语音信号处理可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简洁的方法，直接对语音信号的时域波形进行分析，坎坷的特点参数主要有语音的短时能量，短时平均过零率，短时自相关函数等；2.1 语音信号的时域分析信号提取： 通过图形用户界面上的菜单功能按键采集电脑上的一段音频信号，完成音频信号的频率，幅度

5、 等信息的提取，并得到该语音信号的波形图；信号调整： 在设计的用户图形界面下对输入的音频信号进行各种变化，如变化幅度、转变频率等操作，以 实现对语音信号的调整；2.2 语音信号的频域分析信号的傅里叶表示在信号的分析和处理中起着重要的作 用；由于对于线性系统来说，可以很便利地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅里叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题；另外，傅里叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深化地说明信号的各项红物理现象；由于语音信号时随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源勉励的线性系统的输欢迎下载精品学习资源出；输出频谱是声道系统频率响应与勉励源频谱

6、的乘积；身份到系统的频率响应及勉励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅里叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号；由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以接受短时分析法；1. 信号变换： 在用户图形界面西啊对采集的语音信号进行Fourier 等变换，并画出变换前后的频谱图和倒谱图；2. 信号滤波： 滤除语音信号中的噪音部分，可以接受抵用滤波、高通滤波、带通滤波，并比较各种滤波后的成效；3. 设计过程：3.1 试验程序源代码（原语音信号存放在下）：3.1.1 原语音信号的时域、频域图x1,fs,bits=wavreade:txwz.wav；%soundx1,fs

7、,bits；figure1；plotx1；%做原始语音信号的时域图形title原始语音信号 ；xlabel时间 t；ylabel音量 n；figure2；y1=fftx1；%做 lengthx1点的 FFT y1=fftshifty1； %平移，是频率中心为 0derta_fs = fs/lengthx1； %设置频谱的间隔，辨论率欢迎下载精品学习资源plot-fs/2:derta_fs: fs/2-derta_fs,absy1；%画出原始语音信号的频谱图title原始语音信号的频谱 ；grid on ；3.1.2 低通滤波器的设计%低通滤波：截止频率 4000，阻带衰减 20dB，过渡带宽

8、0.1 fc1=4000 ；N1=2*pi*0.9/0.1*pi wc1=2*pi*fc1/fs；if remN1,2=0N1=N1+1；endWindow=boxcarN1+1； %长度为 N1的矩形窗 Window b1=fir1N1,wc1/pi,Window；figure3；freqzb1,1,512；title低通滤波器的频率响应 ；x1_low = filterb1,1,x1；%对信号进行低通滤波figure4；plotx1_low；title信号经过低通滤波器 时域；figure5；欢迎下载精品学习资源plot-fs/2:derta_fs:fs/2- derta_fs,absff

9、tshiftfftx1_low；title信号经过低通滤波器（频域） ；3.1.3 高通滤波器的设计%高通滤波：截止频率 4000，阻带衰减 40dB,过渡带宽 0.1 fc2=4000 ；N2=2*pi*3.1/0.1*pi wc2=2*pi*fc1/fs；N2=N2+modN2,2；Window=hanningN2+1；b2=fir1N2,wc2/pi,high,Window；figure6；freqzb2,1,512；%数字滤波器频率响应title高通滤波器的频率响应 ；x1_high = filterb2,1,x1；%对信号进行高通滤波figure7；plotx1_high；title

10、信号经过高通滤波器 时域；figure8；plot-fs/2:derta_fs:fs/2- derta_fs,absfftshiftfftx1_high；title信号经过高通滤波器（频域） 3.1.4 带通滤波器的设计欢迎下载精品学习资源%带通滤波：下截止频率 4000，上截止频率 8000，阻带衰减20dB,过渡带宽度 0.1 f1=4000；f2=8000 ； % 带通滤波器的通带范畴w1=2*pi*f1/fs；w3=w1+0.1*pi ；w2=2*pi*f2/fs；w4=w2-0.1*pi ；w=w1+w3/2,w2+w4/2；B=0.1*pi ；N3=ceil2*0.9*pi/B；N

11、3=N3+modN3,2；Window=boxcarN3+1；b3=fir1N3,w/pi,stop,Window；%带通滤波器figure9；freqzb3,1,512；%数字滤波器频率响应title带通滤波器的频率响应 ；x1_daitong = filterb3,1,x1；%对信号进行带通滤波figure10；plotx1_daitong；title信号经过带通滤波器 时域；figure11；plot-fs/2:derta_fs:fs/2- derta_fs,absfftshiftfftx1_daitong；欢迎下载精品学习资源title信号经过带通滤波器（频域） ；3.1.5 语音信号

12、的回放（分别执行）soundx1,fs,bits；%原始信号 soundx1_low,fs,bits；%经过低通滤soundx1_high,fs,bits； %经过高通滤波soundx1_daitong,fs,bits；%经过带通滤波3.2 调试结果描述原始语音信号的时域图形： 原始语音信号频谱：低通滤波器的频率响应：信号经过低通滤波后的时域波形： 信号经过低通滤波后的频域波形 高通滤波器的频率响应：信号经过高通滤波后的时域波形： 信号经过高通滤波后的频域波形： 带通滤波器的频率响应：信号经过带通滤波后的时域波形：信号经过带通滤波后的频域波形：3.3 所遇问题及结果分析3.3.1 所遇主要问题

13、1. 在高通与带通滤波器的设计时老是报错，但同样的用法在低通滤波器中就可以实现欢迎下载精品学习资源b2=fir1N2,wc2/pi,high,Window；. Error using = fir1The window length must be the same as the filter length.其要求在 fir函数中所选用的窗长要和滤波器长度一样；但在参考书上指出，滤波器阶数必需为窗长加1；经上网查询后，原先高通、带阻滤波器的阶数应当把握为奇数，由于假如阶数为偶数，就在 点必有一零点，这对于高通带阻来说是不答应的， 故取阶数为奇数，而你 FIR1 滤波器阶数为 M+1阶，所以你的

14、M 必需为偶数，所以可以将程序中去窗长算法由原程序的:N2=2*pi*0.9/0.1*pi；if remN2,2=0 N2=N2+；1End和:N3=2*pi*0.9/0.1*pi；if remN3,2=0 N3=N3+1；End改为了：N2=N2+modN2,2；和:B=0.1*pi ；（ B 为过渡带宽）欢迎下载精品学习资源N3=ceil2*0.9*pi/B；N3=N3+modN3,2；2. 在设计高通滤波器时先是使用的矩形窗，用矩形窗验证出来的 结果中低频语音重量照旧很强，不能将其全部抑制在0，之后换窗，选着了最小衰减可以到达53dB 的海明窗，再次试验， 特殊成功！3.3.2 结果分析

15、经过回放三个不同类型滤波器输出的语音信号，并与原语音信号对比得到了如下结论；语音高频成分音质特殊尖锐，齿音中，声音有些暗淡；语音低频成分音质沉稳，空间感觉强，语音浑厚；语音中频成分音质有力度，有通透感；4. 体会与收成以往都是通过课原先感性的认知语音信号，通过本次的课程设 计，让我对语音信号有了一个较为实际的熟识；于此同时，让我再次把数字信号处理及数字滤波器的设计方法重新进行了复习和学 习；而对于 Matlab ，也再次让我感受到了其功能的强大；最为重要的是，本次课程设计让我重新凝视了学习的过程：只去做试验是不行的，第一仍是要摸索，遇到了问题查书籍，百度搜寻也只是一种手段，更加重要的是想，再懂

16、得，只有这样才能真正的做好试验；欢迎下载精品学习资源5. 参考文献数字信号处理钱同惠、百度文库版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何

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