數(shù)字信號處理課程設(shè)計 報告

　　在現(xiàn)實生活中，報告十分的重要，報告根據(jù)用途的不同也有著不同的類型。我敢肯定，大部分人都對寫報告很是頭疼的，以下是小編整理的數(shù)字信號處理課程設(shè)計 報告，希望對大家有所幫助。

　　一、設(shè)計目的與任務(wù)

　　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、基本要求

　　1、基本要求：設(shè)計一個語音信號分析和處理系統(tǒng)，要求學(xué)生對所采集的語音信號在MATLAB軟件平臺下進行頻譜分析和處理；

　　2、提高要求：對所采集的語音信號疊加干擾噪聲進行頻譜分析，設(shè)計合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號。

　　3、基本教學(xué)要求：每組一臺電腦（附話筒和耳機），電腦安裝MATLAB軟件。

　　三、設(shè)計要求

　　本次課程設(shè)計最終要求提交設(shè)計說明書，由以下各部分組成：

　　1、理論依據(jù)

　　根據(jù)設(shè)計要求分析系統(tǒng)功能，掌握設(shè)計中所需的理論（采樣頻率，采樣位數(shù)的概念，采樣定理；時域信號的DFT，F(xiàn)FT及頻譜分析；數(shù)字濾波器的設(shè)計原理和方法，各種不同性能的濾波器的性能比較），闡述設(shè)計原理。

　　2、信號采集

　　采集語音信號，畫出信號的時域波形圖和頻譜圖。

　　3、數(shù)字濾波器設(shè)計

　　根據(jù)語音信號的特點，設(shè)計IIR低通數(shù)字濾波器；FIR低通數(shù)字濾波器；畫出各種數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)圖。

　　4、信號處理

　�。�1）利用設(shè)計的IIR數(shù)字濾波器分別對采集的信號進行濾波處理；

　�。�2）利用設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器分別對采集的信號進行濾波處理；

　�。�3）在原始的語音信號3000HZ以上頻段疊加白噪聲，選擇所設(shè)計的一種對疊加白噪聲后的語音信號處理，濾除白噪聲；

　�。�4）畫出處理過程中所得的各種波形及頻譜圖。

　　5、信號分析

　　對語音信號進行回放，感覺濾波前后聲音的變化。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果和濾波器性能進行頻譜分析，闡明原因得出結(jié)論。

　　4、理論依據(jù)

　　4.1語音信號的采集和頻譜分析

　　利用WINDOWS下的錄音機，用單聲道錄制一段自己的聲音，時間在1S內(nèi)。然后在MATLAB軟件平臺下，利用函數(shù)WAVREAD對語音信號進行采樣，記住采樣頻率和采樣點數(shù)。

　　對語音信號進行快速傅立葉變換，在一個窗口同時畫出信號的時域波形圖和頻譜圖，分析語音信號的頻譜特點。

　　低通濾波器性能指標：fp=2670HZ，fs=3300HZ，Ap=1dB，As=30dB，采樣頻率為10000hz。

　　4.3用濾波器對信號進行濾波

　　（1）利用自己設(shè)計的IIR數(shù)字濾波器對采集的信號進行濾波處理，在一個窗口同時畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜。

　�。�2）利用自己設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器對采集的信號進行濾波處理，在一個窗口同時畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜。

　　在MATLAB中，F(xiàn)IR濾波器利用fftfilt對信號進行濾波，IIR濾波器利用filter對信號進行濾波。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果和濾波器性能進行頻譜分析。

　　4.4回放語音信號

　　對語音信號進行回放，感覺濾波前后語音信號的變化。

　　4.5對語音信號加入噪聲后的頻譜分析和濾波

　　在MATLAB軟件平臺下，在3000HZ以上頻段產(chǎn)生一個白噪聲，疊加到采集的原始語音信號中，在一個窗口同時畫出白噪聲的時域波形及頻譜，在另一個窗口同時畫出疊加噪聲前后語音信號的波形及頻譜；設(shè)計一種濾波器疊加噪聲后的語音信號進行處理，濾除疊加的白噪聲，在一個窗口同時畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜；比較濾波前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果進行頻譜分析；對語音信號進行回放，感覺濾波前后聲音的變化。

　　5、基于MATLAB的語音信號分析和處理

　　5.1信號采集

　　我們利用函數(shù)wavread對語音信號進行采集，原始語音信號及其頻譜如下圖，信號采集程序見附錄。

　　圖1原始語音信號及其頻譜

　　5.2根據(jù)性能指標進行數(shù)字濾波器設(shè)計

　　低通濾波器性能指標：fp=2670HZ，fs=3300HZ，Ap=1dB，As=30dB，采樣頻率為10000hz。

　�。�1）FIR低通濾波器的設(shè)計：

　　FIR低通濾波器的幅頻特性如下圖，設(shè)計程序見附錄。

　　圖2FIR低通濾波器的幅頻特性

　�。�2）IIR低通濾波器的設(shè)計：

　　IIR低通濾波器的幅頻特性如下圖，設(shè)計程序見附錄。

　　圖3IIR低通濾波器的幅頻特性

　　5.3用濾波器對信號進行濾波

　　（1）FIR低通濾波：

　　圖4FIR低通濾波前后的頻譜

　�。�2）IIR低通濾波：

　　圖5IIR低通濾波前后的頻譜

　　5.4回放語音信號

　　經(jīng)過加噪聲處理后，可在Matlab中用函數(shù)sound對聲音進行回放。其調(diào)用格式：sound（y，F(xiàn)s），sound（y）和sound（y，F(xiàn)s，bits）。

　　可以察覺濾波前后的聲音有明顯的變化。

　　5.5對語音信號加入噪聲后的頻譜分析和濾波

　　加入噪聲后的波形和頻譜如下圖：

　　圖6加噪聲后波形和頻譜

　　6、課程設(shè)計總結(jié)

　　數(shù)字濾波器是一種對數(shù)字信號進行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時間系統(tǒng)。

　　它能夠有效的對數(shù)字信號進行過濾，過濾數(shù)字信號中的干擾和多余成分，保證通信過程的正常實現(xiàn)。

　　在這次的數(shù)字信號處理課程設(shè)計里，比較重要的函數(shù)有wavread函數(shù)、sound函數(shù)等，通過上網(wǎng)和翻閱相關(guān)書籍，我了解了它們的基本用法。

　　關(guān)于濾波也是很重要的一部分，有FIR濾波器和IIR濾波器的設(shè)計。通過自主學(xué)習，我很快地掌握了編程方法。

　　在設(shè)計過程中，我也遇到了理論知識的忘記、編程過少導(dǎo)致的不熟練、軟件運用不自如等問題，但是經(jīng)過思考、請教同學(xué)和老師、查閱相關(guān)資料，最終這些問題都得到了解決，最終設(shè)計出了符合要求的濾波器并通過相關(guān)信號進行了驗證。

　　總的來說，通過這次的課程設(shè)計，我對MATLAB這個軟件有了更深的認識，也進一步熟悉了MATLAB的使用，感覺到MATLAB軟件功能的強大，大大增加了我對MATLAB的興趣。

　　經(jīng)過這次的課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，為了在今后的學(xué)習和生活中注意改進自己的不足，我要更加努力，學(xué)習好專業(yè)知識并注重運用到實際，同時，這次課程設(shè)計還提高了自己的動手能力、思維能力和學(xué)習的積極性，為我今后的學(xué)習和工作都提供了不小的幫助，讓我受益匪淺。

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