数字信号处理课程设计报告
数字信号处理 课 程 设 计
课程名称 题目名称 专业班级 学生姓名
数字信号处理
基于 MATLAB 的语音去噪处理
13级通信工程本一
学 号 指导教师
二○一五年十二月二十七日
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数字信号处理课程设计报告
引 言
滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。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。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。
关键词 数字滤波器 MATLAB 窗函数法 巴特沃斯 切比雪夫 双线性变换
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目录
1 绪论 ··············································································································· 4 2 课程设计内容 ································································································· 5 3 课程设计的具体实现 ······················································································· 5
3.1 语音信号的采集 ························································································· 4 3.2 语音信号的时频分析 ··················································································· 4 3.3 语音信号加噪与频谱分析 ············································································· 6 3.4 利用双线性变换法设计低通滤波器 ································································· 8 3.5 用滤波器对加噪语音信号进行滤波 ································································· 9 3.6 分析滤波前后语音信号波形及频谱的变化 ······················································· 10 3.7回放语音信号 ···························································································· 10 3.8小结 ········································································································ 11
结论 ··········································································· 错误！未定义书签。 致谢 ··········································································· 错误！未定义书签。 参考文献 ····································································· 错误！未定义书签。
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数字信号处理课程设计报告
1 绪论
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。
数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。
FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统），因而只能用较高的阶数达到高的选择性。FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。 FIR滤波器因具有系统稳定，易实现相位控制，允许设计多通带（或多阻带）滤波器等优点收到人们的青睐。
IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。
滤波器的设计可以通过软件或设计专用的硬件两种方式来实现。随着MATLAB软件及信号处理工具箱的不断完善，MATLAB很快成为应用学科等领域不可或缺的基础软件。它可以快速有效地实现数字滤波器的设计、分析和仿真，极大地减轻了
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数字信号处理课程设计报告
工作量,有利于滤波器设计的最优化。
2 课程设计内容
录制一段自己的语音信号（可以录制含有噪音的信号，或者录制语音后再加进噪音信号），
要求：
（1）对语音信号进行采样；
（2）画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；
（3）设计一个合适的滤波器，并画出滤波器的频率响应曲线；
（4）用设计的滤波器对语音信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱图；
（5）对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化； （6）回放语音信号。
3 课程设计的具体实现
3.1 语音信号的采集
利用PC 机上的声卡和WINDOWS 操作系统可以进行数字信号的采集。将话筒输入计算机的语音输入插口上,启动录音机。按下录音按钮,接着对话筒说一段话,说完后停止录音,屏幕左侧将显示所录声音的长度。点击放音按钮,可以实现所录音的重现。以文件名“speech”保存入D:\\ MATLAB \\ work 中。可以看到,文件存储器的后缀默认为. wav ,这是WINDOWS 操作系统规定的声音文件存的标准。
3.2 语音信号的时频分析
利用MATLAB中的“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。下面介绍Wavread 函数几种调用格式。
（1）y=wavread（file）
功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。 （2）[y,fs,nbits]=wavread(file)
功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。 （3）y=wavread（file，N）
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数字信号处理课程设计--基于 MATLAB 的语音去噪处理
