语音信号处理与滤波(数字信号处理).pdf

课程设计报告

目：语音信号处理与滤波

专业：信息与计算科学

学号：

姓名：张凤

指导教师：胡振华

成绩：

二〇一〇年一月八日

综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推

导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对
所学知识的理解。

二、课程设计基本要求及分组
1、对知识点的掌握要求：
（1）熟悉离散信号和系统的时域特性。
（2）掌握序列快速傅里叶变换FFT方法。
（3）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
（4）利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。
（5）掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。
2、分组情况：
组长：张凤
组员：张凤、张志广、李云、黄生涯、曾胜、沈呈洁
分工情况：
张凤：设计全过程的监督及协助、部分源程序代码的编写和整个源程序代码的整
理。

张志广：语音信号的录制以及对语音信号的采样，FIR低通滤波器的设计。
李云：FIR高通滤波器、FIR带通滤波器的设计以及用此两种滤波器对语音信号
进行滤波。

黄生涯：IIR低通滤波器、IIR高通滤波器的设计。
曾胜：IIR带通滤波器的设计和用此滤波器对语音信号进行滤波。
沈呈洁：系统界面设置和用FIR低通滤波器对语音信号进行滤波。

1、问题描述：录制一段自己的语音信号，取不同的数据点对语音信号进行频谱
分析；对所有数据进行插值和抽取处理，改变抽样率再对信号进行频谱分析；设

计FIR和IIR数字滤波器，并对被抽样后的语音信号进行滤波，分析滤波后信号
的时域和频域特征，回放语音信号。
2、详细操作步骤和部分运行结果

）
利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间控制在1s左右；然后在
MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率
和采样点数。通过使用wavread函数，理解采样频率、采样位数等概念。
wavread函数调用格式如下：
y=wavread(file)，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。
[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，
nbits表示采样位数。
y=wavread(file,N)，读取前N点的采样值放在向量y中。
y=wavread(file,[N1，N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。
采集语音的程序代码：

[x1,fs,nbits]=wavread(’);
sound(x1,fs,bits);
y=fft(x1,1024);
subplot(2,1,1);plot(x1);title(‘原始采样后时域信号’);
原始语音采样后的的时域信号波形图：

（2）对语音信号进行频谱分析：

MATLAB中，利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特
性。首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。
程序代码：
yy.wav’);
y1=fft(x1,1024);
f=fs*(0:511)/1024;
figure(1)
subplot(2,1,1);plot(f,abs(1:512)));title(’原始语音信号频谱’);
xlabel('频率/Hz');
ylabel('幅值');
subplot(2,1,2);plot(abs(y1(1:1024)));title(‘原始语音信号FFT频谱’);
xlabel('点数N');
ylabel('幅值');

原始语音信号的频率响应图：

原始语音信号频谱和FFT转换后的频谱图

3）设计数字滤波器和画出频率响应：
根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：

①低通滤波器性能指标：fp=1000Hz，fc=1200Hz，As=100dB，Ap=1dB；
②高通滤波器性能指标：fc=4800Hz，fp=5000Hz，As=100dB，Ap=1dB；
③带通滤波器性能指标：fp1=1200Hz，fp2=3000Hz，fc1=1000Hz，
fc2=3200Hz，As=100dB，Ap=1dB。
首先用窗函数法（矩形窗(Rectangularwindow)、三角窗(Triangularwindow)、汉
宁窗(Hanningwindow)、海明窗(Hammingwindow)、布拉克曼窗(Blackman
window)、切比雪夫窗(Chebyshevwindow)、巴特里特窗(Bartlettwindow)及凯塞
窗(Kaiserwindow)。）设计上面要求的三种滤波器。在MATLAB中，利用函数fir1
设计FIR滤波器；然后再用双线性