語音信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　語音信號(hào)處理是研究用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和語音學(xué)知識(shí)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行處理的新興學(xué)科，是目前發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，通過語音傳遞信息是人類最重要，最有效，最常用和最方便的交換信息手段，所以對(duì)其的研究更顯得尤為重要。</p><p>　　Matlab語言是一種數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，它可以

2、將聲音文件變換成離散的數(shù)據(jù)文件，然后用起強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力處理數(shù)據(jù)。這為我們的本次設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大并良好的環(huán)境！本設(shè)計(jì)要求自己錄制一段自己的語音后，在MATLAB軟件中采集語音信號(hào)、回放語音信號(hào)并畫出語音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。 </p><p>　　在Matlab中分別設(shè)計(jì)不同形式的FIR數(shù)字濾波器。之后對(duì)采集的語音信號(hào)經(jīng)過不同的濾波器（低通、高通、帶通）后，觀察不同的波形，并進(jìn)行時(shí)域和頻譜的分析。對(duì)比處理前后的

3、時(shí)域圖和頻譜圖，分析各種濾波器對(duì)于語音信號(hào)的影響。最后分別收聽進(jìn)行濾波后的語音信號(hào)效果，做到了解在怎么樣的情況下該用怎么樣的濾波器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求………………………………………………………</p><p>　　2.設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………<

4、;/p><p>　　3.設(shè)計(jì)的原理……………………………………………………………</p><p>　　3.1用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器…………………………………………</p><p>　　3.2用雙線性變換法法設(shè)計(jì)IIR濾波器……………………………………</p><p>　　3.3語音信號(hào)的時(shí)域及頻域分析…………………………………………</

5、p><p>　　4、設(shè)計(jì)的步驟及調(diào)試結(jié)果</p><p>　　4.1 語音信號(hào)…………………………………………………………</p><p>　　4.1.1語音信號(hào)的采集步驟…………………………………………</p><p>　　4.1.2語音信號(hào)的源程序……………………………………………</p><p>　　4.1.3語音信

6、號(hào)的調(diào)試結(jié)果…………………………………………</p><p>　　4.2 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的三種濾波器……………………………………</p><p>　　4.2.1低通濾波器的設(shè)計(jì)……………………………………………</p><p>　　4.2.2高通濾波器的設(shè)計(jì)……………………………………………</p><p>　　4.2.3帶通濾波器的設(shè)計(jì)…

7、…………………………………………</p><p>　　4.3 利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的三種濾波器………………………………</p><p>　　4.3.1低通濾波器的設(shè)計(jì)……………………………………………</p><p>　　4.3.2高通濾波器的設(shè)計(jì)……………………………………………</p><p>　　4.3.3帶通濾波器的設(shè)計(jì)…………………

8、…………………………</p><p>　　5、濾波器的性能比較及語音分析……………………………………………</p><p>　　6.MATLAB的界面設(shè)計(jì)………………………………………………………</p><p>　　7.總結(jié)……………………………………………………………………</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求<

9、/b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)中的要求可以知道，我們所需要的內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）獲取離散時(shí)間語音信號(hào)、畫其時(shí)域波形和頻譜圖；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)高通、低通和帶通三種濾波器。在設(shè)計(jì)的過程中，可先應(yīng)用 fir1利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器。再應(yīng)用butter或cheby1或ellip函數(shù)利用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR濾波器，并要

10、求利用fregz函數(shù)畫出所設(shè)計(jì)各濾波器的頻率響應(yīng)。</p><p>　　比較各濾波器的性能。</p><p>　　（3）用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。要求比較濾波前后語音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，要求在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。</p><p>　?。?）回放濾波后語音信號(hào)。要求感覺并說明濾波前后語音信號(hào)的變化。</p><p>

11、;　?。?）設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面。要求利用MATLAB進(jìn)行圖形用戶界面的設(shè)計(jì)。在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上可以選擇信號(hào)，選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)，顯示濾波器的頻率響應(yīng)，顯示濾波器加入信號(hào)后相應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)等。（界面的設(shè)計(jì)也可只實(shí)現(xiàn)其中幾項(xiàng)選擇）。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理的兩大重要應(yīng)用是譜分析和數(shù)字濾波，本課題要求對(duì)

12、兩者綜合應(yīng)用. 實(shí)現(xiàn)對(duì)語言信號(hào)分析與處理。學(xué)習(xí)通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用MATLAB作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)的原理</b></p><p>　　語音信號(hào)是一種非平穩(wěn)的時(shí)變信號(hào)，它帶著各種信息。在語音編碼、語音合成、語音識(shí)別和語音增強(qiáng)等語音處理中無一例外需要提取語音中包含的各種信息。語音信號(hào)分析的目的就在于方便有效的

13、提取并表示語音信號(hào)所攜帶的信息。語音信號(hào)處理可以分為時(shí)域和變換域等處理方法，其中時(shí)域分析是最簡(jiǎn)單的方法，直接對(duì)語音信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行分析，崎嶇的特征參數(shù)主要有語音的短時(shí)能量，短時(shí)平均過零率，短時(shí)自相關(guān)函數(shù)等。</p><p>　　3.1用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器</p><p>　　根據(jù)過渡帶寬及阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類型并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N（或階數(shù)M=N-1），窗函數(shù)類型可根據(jù)最小阻帶衰

14、減As獨(dú)立選擇，因?yàn)榇翱陂L(zhǎng)度N對(duì)最小阻帶衰減As沒有影響，在確定窗函數(shù)類型以后，可根據(jù)過渡帶寬小于給定指標(biāo)確定所擬用的窗函數(shù)的窗口長(zhǎng)度N，設(shè)待求濾波器的過渡帶寬為Δw，它與窗口長(zhǎng)度N近似成反比，窗函數(shù)類型確定后，其計(jì)算公式也確定了，不過這些公式是近似的，得出的窗口長(zhǎng)度還要在計(jì)算中逐步修正，原則是在保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇較小的N，在N和窗函數(shù)類型確定后，即可調(diào)用MATLAB中的窗函數(shù)求出窗函數(shù)wd（n）。</p>

15、;<p>　　根據(jù)待求濾波器的理想頻率響應(yīng)求出理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)，如果給出待求濾波器頻率應(yīng)為Hd，則理想的單位脈沖響應(yīng)可以用下面的傅里葉反變換式求出：</p><p>　　在一般情況下，hd(n)是不能用封閉公式表示的，需要采用數(shù)值方法表示；從w=0到w=2π采樣N點(diǎn)，采用離散傅里葉反變換（IDFT）即可求出。</p><p>　　用窗函數(shù)wd(n)將hd(n)截?cái)啵?/p>

16、并進(jìn)行加權(quán)處理，得到</p><p>　　如果要求線性相位特性， 則h(n)還必須滿足：</p><p>　　根據(jù)上式中的正、 負(fù)號(hào)和長(zhǎng)度N的奇偶性又將線性相位FIR濾波器分成四類。 要根據(jù)所設(shè)計(jì)的濾波特性正確選擇其中一類。 例如， 要設(shè)計(jì)線性相位低通特性可選擇h(n)=h(N-1-n)一類，而不能選h(n)=-h(N-1-n)一類。 </p><p>　　驗(yàn)算技術(shù)

17、指標(biāo)是否滿足要求，為了計(jì)算數(shù)字濾波器在頻域中的特性，可調(diào)用freqz子程序，如果不滿足要求，可根據(jù)具體情況，調(diào)整窗函數(shù)類型或長(zhǎng)度，直到滿足要求為止。</p><p>　　3.2用雙線性變換法法設(shè)計(jì)IIR濾波器</p><p>　　脈沖響應(yīng)不變法的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)生頻率響應(yīng)的混疊失真。這是因?yàn)閺腟平面到Ｚ平面是多值的映射關(guān)系所造成的。為了克服這一缺點(diǎn)，可以采用非線性頻率壓縮方法，將整個(gè)頻率軸上的

18、頻率范圍壓縮到-π/T～π/T之間，再用z=esT轉(zhuǎn)換到Z平面上。也就是說，第一步先將整個(gè)S平面壓縮映射到S1平面的-π/T～π/T一條橫帶里；第二步再通過標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系z(mì)=es1T將此橫帶變換到整個(gè)Z平面上去。這樣就使S平面與Z平面建立了一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，消除了多值變換性，也就消除了頻譜混疊現(xiàn)象，映射關(guān)系如圖1所示。</p><p>　　圖1雙線性變換的映射關(guān)系</p><p>　　為了

19、將S平面的整個(gè)虛軸jΩ壓縮到S1平面jΩ1軸上的-π/T到π/T段上，可以通過以下的正切變換實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中,T仍是采樣間隔。</p><p>　　當(dāng)Ω1由-π/T經(jīng)過0變化到π/T時(shí)，Ω由-∞經(jīng)過0變化到+∞，也即映射了整個(gè)jΩ軸。將式（1）寫成</p><p>

20、;　　將此關(guān)系解析延拓到整個(gè)S平面和S1平面，令jΩ=s，jΩ1=s1，則得</p><p>　　再將S1平面通過以下標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系映射到Z平面z=es1T</p><p>　　從而得到S平面和Z平面的單值映射關(guān)系為：</p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　(3)</b&g

21、t;</p><p>　　式（2）與式（3）是S平面與Z平面之間的單值映射關(guān)系，這種變換都是兩個(gè)線性函數(shù)之比，因此稱為雙線性變換</p><p>　　式（1）與式（2）的雙線性變換符合映射變換應(yīng)滿足的兩點(diǎn)要求。</p><p>　　首先,把z=ejω，可得</p><p><b>　　(4)</b></p>

22、<p>　　即S平面的虛軸映射到Z平面的單位圓。</p><p>　　其次，將s=σ+jΩ代入式（4），得</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　由此看出，當(dāng)σ<0時(shí)，|z|<1；當(dāng)σ>0時(shí)，|z|>1。也就是說，S平面的左半平面映射到Z平面的單位圓內(nèi)，S平面的右半平面映射到Z平面的單

23、位圓外，S平面的虛軸映射到Z平面的單位圓上。因此，穩(wěn)定的模擬濾波器經(jīng)雙線性變換后所得的數(shù)字濾波器也一定是穩(wěn)定的。</p><p><b>　　雙線性變換法優(yōu)缺點(diǎn)</b></p><p>　　雙線性變換法與脈沖響應(yīng)不變法相比，其主要的優(yōu)點(diǎn)是避免了頻率響應(yīng)的混疊現(xiàn)象。這是因?yàn)镾平面與Z平面是單值的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。S平面整個(gè)jΩ軸單值地對(duì)應(yīng)于Z平面單位圓一周，即頻率軸是單值變

24、換關(guān)系。這個(gè)關(guān)系如式（4）所示，重寫如下：</p><p>　　上式表明，S平面上Ω與Z平面的ω成非線性的正切關(guān)系，如圖2所示。</p><p>　　由圖2看出，在零頻率附近，模擬角頻率Ω與數(shù)字頻率ω之間的變換關(guān)系接近于線性關(guān)系；但當(dāng)Ω進(jìn)一步增加時(shí)，ω增長(zhǎng)得越來越慢，最后當(dāng)Ω→∞時(shí)，ω終止在折疊頻率ω=π處，因而雙線性變換就不會(huì)出現(xiàn)由于高頻部分超過折疊頻率而混淆到低頻部分去的現(xiàn)象，從而消除

25、了頻率混疊現(xiàn)象。</p><p>　　圖2雙線性變換法的頻率變換關(guān)系</p><p>　　但是雙線性變換的這個(gè)特點(diǎn)是靠頻率的嚴(yán)重非線性關(guān)系而得到的，如式（4）及圖2所示。由于這種頻率之間的非線性變換關(guān)系，就產(chǎn)生了新的問題。首先，一個(gè)線性相位的模擬濾波器經(jīng)雙線性變換后得到非線性相位的數(shù)字濾波器，不再保持原有的線性相位了；其次，這種非線性關(guān)系要求模擬濾波器的幅頻響應(yīng)必須是分段常數(shù)型的，即某一頻

26、率段的幅頻響應(yīng)近似等于某一常數(shù)（這正是一般典型的低通、高通、帶通、帶阻型濾波器的響應(yīng)特性），不然變換所產(chǎn)生的數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)相對(duì)于原模擬濾波器的幅頻響應(yīng)會(huì)有畸變，如圖3所示。</p><p>　　圖3雙線性變換法幅度和相位特性的非線性映射</p><p>　　對(duì)于分段常數(shù)的濾波器，雙線性變換后，仍得到幅頻特性為分段常數(shù)的濾波器，但是各個(gè)分段邊緣的臨界頻率點(diǎn)產(chǎn)生了畸變，這種頻率的畸變，可以

27、通過頻率的預(yù)畸來加以校正。也就是將臨界模擬頻率事先加以畸變，然后經(jīng)變換后正好映射到所需要的數(shù)字頻率上。</p><p>　　3.3語音信號(hào)的時(shí)域及頻域分析</p><p><b>　　（1）時(shí)域分析。</b></p><p>　　信號(hào)提?。和ㄟ^圖形用戶界面上的菜單功能按鍵采集電腦上的一段音頻信號(hào)，完成音頻信號(hào)的頻率，幅度等信息的提取，并得到該語

28、音信號(hào)的波形圖。</p><p>　　信號(hào)調(diào)整：在設(shè)計(jì)的用戶圖形界面下對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行各種變化，如變化幅度、改變頻率等操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)語音信號(hào)的調(diào)整。</p><p><b>　?。?）頻域分析</b></p><p>　　信號(hào)的傅里葉表示在信號(hào)的分析和處理中起著重要的作用。因?yàn)閷?duì)于線性系統(tǒng)來說，可以很方便地確定其對(duì)正弦或復(fù)指數(shù)和的響應(yīng)，所以

29、傅里葉分析方法能完善地解決許多信號(hào)分析和處理問題。另外，傅里葉表示使信號(hào)的某些特性變得更明顯，因此，它能更深入地說明信號(hào)的各項(xiàng)紅物理現(xiàn)象。由于語音信號(hào)時(shí)隨著時(shí)間變化的，通常認(rèn)為，語音是一個(gè)受準(zhǔn)周期脈沖或隨機(jī)噪聲源激勵(lì)的線性系統(tǒng)的輸出。輸出頻譜是聲道系統(tǒng)頻率響應(yīng)與激勵(lì)源頻譜的乘積。身份到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)及激勵(lì)源都是隨時(shí)間變化的，因此一般標(biāo)準(zhǔn)的傅里葉表示雖然適用于周期及平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的表示，但不能直接用于語音信號(hào)。a.信號(hào)變換：在用戶圖形界面西

30、啊對(duì)采集的語音信號(hào)進(jìn)行Fourier等變換，并畫出變換前后的頻譜圖和倒譜圖。</p><p>　　b.信號(hào)濾波：濾除語音信號(hào)中的噪音部分，可以采用抵用濾波、高通濾波、帶通濾波，并比較各種濾波后的效果。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)的步驟及調(diào)試結(jié)果</p><p><b>　　4.1 語音信號(hào)</b></p><p>　　

31、4.1.1語音信號(hào)的采集步驟</p><p>　?。?）錄制一段語音信號(hào)，時(shí)間控制在數(shù)秒，并對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。（可通過使用wavread,明確采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)）。</p><p>　?。?）用函數(shù)sound可對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式為；sound（x, ,bits）。</p><p>　?。?）基于時(shí)域采樣定理和頻域采樣定理，分辨率—

32、分辨率在錄制語音信號(hào)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)已考慮等。選取適當(dāng)參數(shù)應(yīng)用FFT對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行譜分析。</p><p>　　（4）畫出采樣后語言信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。</p><p>　　4.1.2語音信號(hào)的源程序</p><p>　　[y,fs,nbits]=wavread('無標(biāo)題.wav',[10240 55240]);</p><p>　

33、　sound(y,fs,nbits);</p><p>　　Y=fft(y,45000);</p><p>　　subplot(211);</p><p><b>　　plot(y);</b></p><p>　　title('原始信號(hào)波形');</p><p>　　subplot

34、(212);</p><p>　　plot(abs(Y));</p><p>　　title('原始信號(hào)頻譜');</p><p>　　4.1.3語音信號(hào)的調(diào)試結(jié)果</p><p>　　4.2 利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的三種濾波器</p><p>　　4.2.1低通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p

35、><b>　?。?）源程序：</b></p><p>　　clear;close all </p><p>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav') </p><p>　　y1=y(1:45000); </p><p>　　Y1=fft(y1); </p>&l

36、t;p>　　fp=1000;fc=1200;</p><p>　　As=100;Ap=1;</p><p>　　Fs=44100; </p><p>　　wc=2*pi*fc/Fs; wp=2*pi*fp/Fs; </p><p>　　wdel=wc-wp; </p><p>　　beta=0.112*(As-8

37、.7); </p><p>　　N=ceil((As-8)/2.285/wdel); </p><p>　　wn= kaiser(N+1,beta); </p><p>　　ws=(wp+wc)/2/pi; </p><p>　　b=fir1(N,ws,wn); </p><p>　　figure(1); </

38、p><p>　　freqz(b,1); </p><p>　　x=fftfilt(b,y); </p><p>　　X=fft(x,45000); </p><p>　　figure(2); </p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1));</p><p>　　axi

39、s([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波后信號(hào)頻譜圖'); <

40、;/p><p>　　subplot(2,2,3);plot(y); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　subplot(2,2,4);plot(x); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　so

41、und(x,fs,bits);</p><p><b>　?。?）調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b></p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　4.2.2高通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）源程

42、序：</b></p><p>　　clear;close all </p><p>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav') </p><p>　　y1=y(1:45000); </p><p>　　Y1=fft(y1); </p><p>　　fp=2800;fc=

43、3000;</p><p>　　As=100;Ap=1;</p><p>　　Fs=44100; </p><p>　　wc=2*pi*fc/Fs;</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs; </p><p>　　wdel=wc-wp; </p><p>　　beta=0.112*(As

44、-8.7); </p><p>　　N=ceil((As-8)/2.285/wdel); </p><p>　　wn= kaiser(N,beta); </p><p>　　ws=(wp+wc)/2/pi; </p><p>　　b=fir1(N-1,ws,'high',wn); </p><p>　

45、　figure(1); </p><p>　　freqz(b,1); </p><p>　　x=fftfilt(b,y); </p><p>　　X=fft(x,45000); </p><p>　　figure(2); </p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1));</p>

46、;<p>　　axis([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾

47、波后信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,3);plot(y); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　subplot(2,2,4);plot(x); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p

48、><p>　　sound(x,fs,bits);</p><p><b>　　（2）調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b></p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　4.2.3帶通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p&

49、gt;<b>　?。?）源程序：</b></p><p>　　clear;close all</p><p>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav')</p><p>　　y1=y(1:45000);</p><p>　　Y1=fft(y1);</p><p&g

50、t;　　fp1=1200 ;fp2=3000 ;</p><p>　　fc1=1000 ;fc2=3200 ;</p><p>　　As=100 ;Ap=1 ;</p><p>　　Fs=44100 ;</p><p>　　wp1=2*pi*fp1/Fs; wc1=2*pi*fc1/Fs;</p><p>　　wp2

51、=2*pi*fp2/Fs; wc2=2*pi*fc2/Fs;</p><p>　　wdel=wp1-wc1;</p><p>　　beta=0.112*(As-8.7);</p><p>　　N=ceil((As-8)/2.285/wdel);</p><p>　　ws =[(wp1+wc1)/2/pi,(wp2+wc2)/2/pi];<

52、;/p><p>　　wn= kaiser(N+1,beta); </p><p>　　b=fir1(N,ws,wn);</p><p>　　figure(1); </p><p>　　freqz(b,1)</p><p>　　x=fftfilt(b,y);</p><p>　　X=fft(x,450

53、00);</p><p>　　figure(2);</p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1));</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]);</p><p>　　title('濾波前信號(hào)的頻譜圖');</p><p>　　subplot(2,2,2

54、);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]);</p><p>　　title('濾波后信號(hào)的頻譜圖')</p><p>　　subplot(2,2,3);plot(y);</p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形');</p>&l

55、t;p>　　subplot(2,2,4);plot(x);</p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形');</p><p>　　sound(x,fs,bits);</p><p><b>　?。?）調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b&g

56、t;</p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　4.3 利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的三種濾波器</p><p>　　4.3.1低通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）源程序：</b></p><p>　　clear;close all </p><p

57、>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav') </p><p>　　y1=y(1:45000); </p><p>　　Y1=fft(y1); </p><p>　　fp=1000;fc=1200;</p><p>　　As=100;Ap=1; </p><p><b

58、>　　Fs=8000; </b></p><p>　　wc=2*fc/Fs;wb=2*fp/Fs; </p><p>　　[n,wp]=cheb1ord(wc,wb,Ap,As); </p><p>　　[b,a]=cheby1(n,Ap,wp); </p><p>　　figure(1); </p><

59、;p>　　freqz(b,a); </p><p>　　x=filter(b,a,y); </p><p>　　X=fft(x,45000); </p><p>　　figure(2); </p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1));</p><p>　　axis([0,10

60、000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,40000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波后信號(hào)的頻譜圖'); </p&

61、gt;<p>　　subplot(2,2,3);plot(y); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　subplot(2,2,4);plot(x); </p><p>　　title('濾波后信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　sound

62、(x,fs,bits);</p><p><b>　?。?）調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b></p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　4.3.2高通濾波器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　（1）源程序：&

63、lt;/b></p><p>　　clear;close all </p><p>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav');</p><p>　　y1=y(1:45000); </p><p>　　Y1=fft(y1); </p><p>　　fs=2800;fp=300

64、0 ;</p><p>　　As=100;Ap=1; Fs=8000; </p><p>　　wc=2*fs/Fs;wb=2*fp/Fs; </p><p>　　[n,wp]=cheb1ord(wc,wb,Ap,As); </p><p>　　[b,a]=cheby1(n,Ap,wp,'high'); </p>

65、<p>　　figure(1); </p><p>　　freqz(b,a); </p><p>　　x=filter(b,a,y); </p><p>　　X=fft(x,45000); </p><p>　　figure(2); </p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1)

66、);</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,40000,0,5.0]); </p><p>　　t

67、itle('濾波后信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,3);plot(y); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　subplot(2,2,4);plot(x); </p><p>　　title('濾波后信號(hào)的時(shí)域波形

68、9;); </p><p>　　sound(x,fs,bits);</p><p><b>　　（2）調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b></p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　4.3.3帶通濾波器的設(shè)計(jì)</p&

69、gt;<p><b>　?。?）源程序：</b></p><p>　　clear;close all </p><p>　　[y,fs,bits]=wavread('無標(biāo)題.wav') </p><p>　　y1=y(1:45000); </p><p>　　Y1=fft(y1); <

70、/p><p>　　fp1=1200;fp2=3000; </p><p>　　fs1=1000 ; fs2=3200 ;</p><p>　　As=100;Ap=1; Fs=8000; </p><p>　　wc=[2*fs1/Fs,2* fs2/Fs];</p><p>　　wb=[2*fp1/Fs,2*fp2/Fs];

71、 </p><p>　　[n,wp]=cheb1ord(wc,wb,Ap,As); </p><p>　　[b,a]=cheby1(n,Ap,wp,'stop'); </p><p>　　figure(1); </p><p>　　freqz(b,a); </p><p>　　x=filter(b,a

72、,y); </p><p>　　X=fft(x,45000); </p><p>　　figure(2); </p><p>　　subplot(2,2,1);plot(abs(Y1));</p><p>　　axis([0,10000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波前信號(hào)的頻譜圖&

73、#39;); </p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(X));</p><p>　　axis([0,40000,0,5.0]); </p><p>　　title('濾波后信號(hào)的頻譜圖'); </p><p>　　subplot(2,2,3);plot(y); </p><p&

74、gt;　　title('濾波前信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　subplot(2,2,4);plot(x); </p><p>　　title('濾波前后信號(hào)的時(shí)域波形'); </p><p>　　sound(x,fs,bits);</p><p><b>　?。?）調(diào)試結(jié)果：</b

75、></p><p><b>　　a、頻率響應(yīng)圖</b></p><p>　　b、時(shí)域波形及頻譜圖</p><p>　　5、濾波器的性能比較及語音分析</p><p><b>　　5.1性能比較</b></p><p>　　(1)利用雙線性變化法設(shè)計(jì)的IIR濾波器,由于轉(zhuǎn)

76、換法中數(shù)字頻率與模擬頻率之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系,以至于濾波前的語音信號(hào)的形狀與濾波后的形狀相差太大;但是濾波器的代換比較簡(jiǎn)單,并且圖形顯示中無頻譜混疊現(xiàn)象。</p><p>　?。?利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的FIR濾波器，相位響應(yīng)有嚴(yán)格的線性，不存在穩(wěn)定性的問題，并且設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　5.2語音分析</b></p><p>　　

77、當(dāng)所有的程序運(yùn)行后，回放了兩種不同方法設(shè)計(jì)的不同類型濾波器輸出的語音信號(hào)，與原始的信號(hào)相比較可知：</p><p><b>　?。?）窗函數(shù)法：</b></p><p>　　a、設(shè)計(jì)低通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，感覺在一個(gè)比較空曠的地方，音質(zhì)聽著很沉穩(wěn)，并且聲音渾厚；</p><p>　　b、設(shè)計(jì)高通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，感覺有點(diǎn)雜音，聲音有點(diǎn)小，并且

78、帶點(diǎn)沙??；</p><p>　　c、設(shè)計(jì)帶通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，感覺有點(diǎn)雜音，但音質(zhì)有力度。</p><p>　　（2）雙線性變換法（利用切比雪夫I）：</p><p>　　a、設(shè)計(jì)低通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，感覺比較有空間感，聲音特別清晰，音質(zhì)沉穩(wěn)；</p><p>　　b、設(shè)計(jì)高通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，周圍有點(diǎn)雜音，音質(zhì)尖銳；</p>

79、;<p>　　c、設(shè)計(jì)帶通濾波器的程序運(yùn)行時(shí)，聲音比較清晰，音質(zhì)比較通透。</p><p><b>　　7、總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過這次數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)。首先，當(dāng)我開始學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，知識(shí)單純的懂得數(shù)字信號(hào)處理的主要對(duì)象是數(shù)字信號(hào)，但是，現(xiàn)在由于完成課程設(shè)計(jì)后，著實(shí)的感受了處理數(shù)字信號(hào)的時(shí)刻；然后，當(dāng)時(shí)只是以為數(shù)字信

80、號(hào)處理僅僅是調(diào)用MATLAB中的函數(shù)，但是現(xiàn)在我知道，我們還需要利用數(shù)字信號(hào)處理中的理論來進(jìn)行編程后，用MATLAB 進(jìn)行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的結(jié)合；最后，在課程設(shè)計(jì)的過程中，我遇到了很多問題，遇到問題后，要冷靜的去想辦法解決，可以從圖書館借閱資料，也可以再網(wǎng)上查詢資料，從而解決相應(yīng)的問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1.《

81、數(shù)字信號(hào)處理》丁玉美，高西全等編著，西安：西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　2.《數(shù)字信號(hào)處理》A.V.奧本海姆，R.W.謝弗著，北京：科學(xué)出版社</p><p>　　3.《數(shù)字信號(hào)處理——理論、算法與實(shí)現(xiàn)（第二版）》胡廣書編著，北京：電子工業(yè)出版社</p><p>　　4.《數(shù)字信號(hào)處理（第二版）學(xué)習(xí)指導(dǎo)書》高西全，丁玉美編著，西安：清華大學(xué)出版社<