基于matlab的数字音效处理器——数字信号处理课设报告.pdf

实验题目

专业：通信工程
班级：114班
姓名：XXXXX
学号：XXXXXXXX
指导教师：XXXXX

一、实验类型

综合研究性实验

二、实验目的

1．掌握采样定理及FFT谱分析的基本原理及其利用Matlab的实现方法；
2.掌握数字滤波器的设计原理和方法；
3.学习用MATLAB编程实现语音数字滤波系统。
三、实验要求

1.利用Windows下的录音机设备采集语音信号；
2.对语音信号进行采样并混进加性噪声，作频谱分析；
3.通过频谱分析选择合适的滤波器性能指标，设计合适的数字滤波器，并
对含噪音的语音信号进行数字滤波；
4.设计处理系统的用户界面（GUI），在所设计的系统界面上可以选择滤波
器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。
四、数字滤波器的设计原理

数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间
序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形
式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数
字滤波器分为两种，即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波
器。

IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配，所以IIR滤
波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。其设计方法
主要有经典设计法、直接设计法和最大平滑滤波器设计法。FIR数字滤波器的单
位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列
或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼
近法等。
在对滤波器实际设计时，整个过程的运算量是很大的。设计阶数较高的IIR
滤波器时，计算量更大，设计过程中改变参数或滤波器类型时都要重新计算。

设计完成后对已设计的滤波器的频率响应要进行校核。要得到幅频、相频响
应特性，运算量也是很大的。平时所要设计的数字滤波器，阶数和类型并不一定
是完全给定的，很多时候要根据设计要求和滤波效果不断地调整，以达到设计的
最优化。在这种情况下，滤波器设计就要进行大量复杂的运算，单纯的靠公式计
算和编制简单的程序很难在短时间内完成。利用MATLAB强大的计算功能进行计
算机辅助设计，可以快速有效地设计数字滤波器，大大地简化了计算量。

五、实验步骤

1、语音信号的采集
利用MATLAB编写程序采集。并将程序保存在F盘，命名rzw.wav
信号采集程序如下：
clear;
closeall;

Fs=8000;
y=wavrecord(5*Fs,Fs,'double');
wavwrite(y,'f:\\rzw');
2、语音信号的读取
clear;clc;closeall;
[x,fs,nbits]=wavread('f://rzw',16384);
N=length(x);
n=[0:N-1];
X=fft(x);
Fs=2*fs;
T=1/Fs;
f=n/N*Fs;
subplot(2,1,1);
plot(n,x);
ylabel('原声音信号');
xlabel('时间/s');
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(X));
ylabel('语音的幅度谱');
xlabel('频率/Hz');

3、低通滤波器的设计
fp1=1000;fs1=1200;
wp1=2*fp1/Fs;
ws1=2*fs1/Fs;rp=1;as=100;
[N1,wp1]=ellipord(wp1,ws1,rp,as);
[B,A]=ellip(N1,rp,as,wp1);
y1=filter(B,A,x);
Y1=abs(fft(y1));
figure;
freqz(B,A);
y1t='y_1(t)';
figure;
subplot(2,1,1);
t=n*T;
plot(t,y1);
xlabel('t/s');ylabel(y1t);
axis([0,t(end),min(y1),1.2*max(y1)])
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(fft(y1)));

100
4、高通滤波器的设计

fp2=4800;fs2=5000;
wp2=2*fp2/Fs;
ws2=2*fs2/Fs;
rp=1;
as=100;
[N2,wp2]=ellipord(wp2,ws2,rp,as);
[B2,A2]=ellip(N2,rp,as,wp2,'high');
y2=filter(B2,A2,x);
figure;
freqz(B2,A2);
figure;)
B
y2t='y_2(t)';
subplot(2,1,1);
t=n*T;
plot(t,y2);
xlabel('