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课程设计的题目:基于MATLAB的语音信号分析及滤波。 课程设计的内容:录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换设计滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比,分析信号的变化;回放语音信号;最后,设计一个信号处理系统界面。 课程设计的要求: 1.完成语音信号的采集,利用windows自带的录音机或其他软件,录制一段 语音,时间在1s以内; 2.进行语音信号的频谱分析; 3.进行数字滤波器的设计,滤波器的性能指标可以根据实际情况作调整,要求用窗函数法和双线性变换法设计以下三种数字滤波器: (1)低通滤波器性能指标 Hzfb1000=,Hzfc1200=, 最小衰减dBAs100= As10dB=,最大衰减dBAp1=; (2)高通滤波器性能指标 Hzfs4800=,Hzfb5000=, 最小衰减dBAs100= ,最大衰减; dBAp1= (3)带通滤波器性能指标Hzfb12001=,Hzfb30002=, Hzfc10001= ,最小衰减Hzfc32002=dBAs100= ,最大衰减;dBAp1= 4.对语音信号进行滤波处理; 5.对滤波前后的语音信号频谱进行对比,并对设计结果进行独立思考和分析; 6.在基本要求的基础上,学生可以根据个人对该课程设计的理解,添加一些新的内容,如设计系统人机对话界面。
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唐
山 学 院
数字信号处理
课 程 设 计
题 目 基于MATLAB的语音信号分析及滤波
系 (部) 信息工程系
班
姓
级 XXXXXXX
XXXXXX
学 号
XXXX
指导教师
XXXXXXXXXX
2010
年 1 月 5 日至 1 月 15 日 共 2 周
2010 年 1 月 15 日

数字信号处理课程设计任务书
一、设计题目、内容及要求
课程设计的题目:基于 MATLAB 的语音信号分析及滤波。
课程设计的内容:录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;
画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;给定滤波器的性能指标,采用窗函数
法和双线性变换设计滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波
器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的
信号进行对比,分析信号的变化;回放语音信号;最后,设计一个信号处理系统
界面。
课程设计的要求:
1.完成语音信号的采集,利用 windows 自带的录音机或其他软件,录制一段
语音,时间在 1s 以内;
2.进行语音信号的频谱分析;
3.进行数字滤波器的设计,滤波器的性能指标可以根据实际情况作调整,要
求用窗函数法和双线性变换法设计以下三种数字滤波器:
(1)低通滤波器性能指标 Hzf
b
1000
=
, Hzf
c
1200
=
,
最小衰减 dBA
s
100
=
As 10dB
=
, 最大衰减
dBA
p
1
=
;
(2)高通滤波器性能指标 Hzf
s
4800
=
, Hzf
b
5000
=
,
最小衰减 dBA
s
100
=
,最大衰减 ; dBA
p
1=
(3)带通滤波器性能指标 Hzf
b
1200
1
=
, Hzf
b
3000
2
=
, Hzf
c
1000
1
=
,
最小衰减Hzf
c
3200
2
= dBA
s
100
=
,最大衰减 ;
dBA
p
1=
4.对语音信号进行滤波处理;
5.对滤波前后的语音信号频谱进行对比,并对设计结果进行独立思考和分
析;
6.在基本要求的基础上,学生可以根据个人对该课程设计的理解,添加一些
新的内容,如设计系统人机对话界面。

二、设计原始资料
Matlab 软件、PC 机。
三、要求的设计成果(课程设计说明书、设计实物、图纸等)
1.课程设计说明书 1 份;
2.Matlab 程序 1 份。
四、进程安排
1.04:布置课程设计任务,查资料;分析题目,设计程序框图;
1.05:FIR 低通滤波器程序设计;
1.06:FIR 带通滤波器程序设计;
1.07:FIR 高通滤波器程序设计;
1.08:IIR 低通滤波器程序设计;
1.11:IIR 高通滤波器程序设计;。
1.12:IIR 带通滤波器程序设计;
1.13:调试程序,修改并完善设计;
1.14:撰写设计说明书;
1.15:答辩。
五、主要参考资料
[1]范寿康 DSP 技术与 DSP 芯片.北京:电子工业出版社
[2]万永革 数字信号处理的 MATLAB 实现. 北京:科学出版社, 2007
[3]程佩青.数字信号处理教程.北京:清华大学出版社出版,2001
指导教师(签名): 教研室主任(签名):

目录
1 引言 ..............................................................1
2 数字滤波器的设计原理 ..............................................2
2.1 数字滤波器简介...............................................2
2.2 IIR 滤波器的设计原理.........................................2
2.2.1 IIR 模拟低通滤波器的设计 ...............................3
2.2.2 IIR 数字低通滤波器的设计(双线性变换法) ...............7
2.2.3 高通、带通及带阻滤波器的设计..........................11
2.3 FIR 滤波器的设计原理........................................11
2.3.1 FIR 滤波器的线性相位条件和幅度特性 ....................11
2.3.2 FIR 滤波器的设计(窗函数法) ..........................11
3 数字滤波器的设计 ................................................14
3.1 Matlab 简介.................................................14
3.2 IIR 滤波器的设计............................................16
3.2.1 IIR 低通滤波器的设计 ..................................16
3.2.2 IIR 带通滤波器的设计 ..................................19
3.2.3 IIR 高通滤波器的设计 ..................................22
3.3 FIR 滤波器的设计............................................24
3.3.1 FIR 低通滤波器的设计 ..................................25
3.3.2 FIR 带通滤波器的设计 ..................................27
3.3.3 FIR 高通滤波器的设计 ..................................29
3.4 语音信号的滤波分析 .........................................31
3.4.1 语音信号的低通滤波分析 ................................31
3.4.2 语音信号的带通滤波分析 ................................32
3.4.3 语音信号的高通滤波分析 ................................34
3.5 图形用户界面(GUI)设计.....................................35
3.5.1 GUI 界面设计 ..........................................35
3.5.2 设置控件属性..........................................36
3.5.3 编写回调函数..........................................37
3.5.4 运行 GUI ..............................................37
4 总结 ............................................................38
参考文献 ..........................................................39
附录 ..............................................................40

唐山学院课程设计
- 1 -
1 引言
随着信息时代、数字世界的到来,数字信号处理已成为一门极其重要的学科
和技术领域。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术,处理
的内容包括对数字信号的滤波、变换、频谱分析、检测、估计、压缩、识别等一
系列的加工处理。由于大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展,加之从 60
年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善,用数字方法来处理信号,即
数字信号处理,已逐渐取代模拟信号处理。
数字信号处理技术的应用领域非常广泛,主要包括语音信号处理,图像处理,
语音电话(Vo I P ),移动通信,数字通信网络,数码相机,汽车电子,医疗,军
事等领域。其中语音信号处理是数字信号处理中一个很重要的领域。语音信号是
基于时间轴上的数字信号,这里我们主要讨论对语音信号进行频域上的分析。在
信号分析中,频域往往包含了更多的信息。
这次课程设计的主要任务是基于 Matlab 的语音信号分析及滤波:录制一段
个人的语音信号,并对录制的信号进行采样,分析其时域波形及频谱图。用窗函
数法和双线性变换设计滤波器,然后对采样信号进行滤波,分析滤波前后时域波
形及频谱的变化,并对比滤波前后声音信号的变化。最后,设计一个信号处理系
统界面。
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