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⛄ 内容介绍
一、设计题目
应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波。
二、设计目的
数字信号处理是一门以算法为核心，理论和实践性较强的学科。是电子信息工程、通信工程专业、电子信息科学与技术专业的一门重要的专业技术基础课。数字信号处理课程是在学习完数字信号处理的相关理论后，进行的综合性训练课程，其目的是：使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；增强学生应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力。
三、设计内容
1语音信号的采集
利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。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wavread函数的使用，学生很快理解了采样频率、采样位数等概念。
2语音信号的频谱分析
首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，从而加深学生对频谱特性的理解。
3设计数字滤波器和画出其频率响应
给出各滤波器的性能指标：
(1)低通滤波器性能指标fb＝1 000 Hz，fc＝1 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。
(2)高通滤波器性能指标fc＝4 800 Hz，fb＝5 000 Hz As＝100 dB，Ap＝1 dB。
(3)带通滤波器性能指标fb1＝1 200 Hz，fb2＝3 000 Hz，fc1＝1 000 Hz，fc2＝3 200 Hz，As＝100 dB，Ap＝1 dB。
用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的3种滤波器。在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，可以利用函数butte，cheby1和ellip设计IIR滤波器；利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。
4用滤波器对信号进行滤波
用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。
5比较滤波前后语音信号的波形及频谱
在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。
6回放语音信号
在Matlab中，函数sound可以对声音进行回放。其调用格式：sound(x，fs，bits)；可以感觉滤波前后的声音有变化。
7设计系统界面
为了使编制的程序操作方便，要求设计处理系统的用户界面。在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型，输入滤波器的参数，显示滤波器的频率响应，选择信号等。
⛄ 部分代码
fb=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=22050;
[x1,Fs]=audioread('D:\matlab\sound.wav');
wc=2*pi*fc/fs; %通带截止频率
wn=2*pi*(fc-fb)/fs; %过渡带宽
N=ceil((As-7.95)/(2.286*wn)); %所需滤波器的长度
beta=0.1102*(As-8.7); %β的求值
Win=kaiser(N+1,beta); %使用kaise窗设计低通滤波器
b=fir1(N,wc/pi,'low',Win);
freqz(b,1,512);
title('FIR低通滤波器');
f2=filter(b,1,x1);
figure(2)
subplot(2,1,1)
plot(x1)
title('FIR低通滤波器滤波前的时域波形');
subplot(2,1,2)
plot(f2);
title('FIR低通滤波器滤波后的时域波形');
sound(f2,44100); %播放滤波后的语音信号
F0=fft(f2,1024);
f=fs*(0:511)/1024;
figure(3)
y2=fft(x1,1024);
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y2(1:512)));
title('FIR低通滤波器滤波前的频谱')
xlabel('频率/Hz');
ylabel('幅值');
subplot(2,1,2)
F2=plot(f,abs(F0(1:512)));
title('FIR低通滤波器滤波后的频谱')
xlabel('频率/Hz');
ylabel('幅值');
⛄ 运行结果
⛄ 参考文献
1、程佩青.数字信号处理教程. 北京：清华大学出版社出版，2001
2、MATLAB与科学设计 电子工业出版社
3、数字信号处理——使用matlab 西安交通大学出版社
4、数字信号处理基础及MATLAB实现 中国林业出版社
5、Matlab信号处理与应用 电子工业出版社
6、基于MATLAB的系统分析与设计 西安电子科技大学出版社
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