第一篇：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱1213261

數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

課程設(shè)計(jì)編碼：1213261 周數(shù)：1 學(xué)分：1 適用專業(yè)：通信工程、電子信息工程

一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與任務(wù)

1.課程性質(zhì)：

《數(shù)字信號(hào)處理》是電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生的集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。主要在掌握數(shù)字信號(hào)基本概念、性質(zhì)以及數(shù)字信號(hào)處理的基本方法的基礎(chǔ)上，利用自己在數(shù)字信號(hào)處理課程中所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行數(shù)字濾波器的綜合設(shè)計(jì)。2.課程設(shè)計(jì)的目的

通過對(duì)常用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，掌握數(shù)字信號(hào)處理的工作原理及設(shè)計(jì)方法；掌握利用數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。并能夠?qū)υO(shè)計(jì)結(jié)果加以分析。3.課程任務(wù)：

通過對(duì)本門課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深刻掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本原理和基本實(shí)現(xiàn)方法；要讓學(xué)生能夠通過動(dòng)手設(shè)計(jì)掌握數(shù)字信號(hào)處理基本實(shí)現(xiàn)方法，能夠作到舉一反三，觸類旁通，并為將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。

二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其要求

課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

1、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器（低通、高通、帶通、帶阻均可）。

2、將待處理信號(hào)送入數(shù)字濾波器。

3、觀察濾波結(jié)果。

4、將濾波結(jié)果與預(yù)期結(jié)果比較。

5、分析結(jié)果與預(yù)期有差異的原因并提出解決方法。本次課程設(shè)計(jì)的具體求為：

1、根據(jù)具體任務(wù)確定自己要設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的類別；

2、根據(jù)具體任務(wù)確定所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的具體參數(shù)指標(biāo)；

3、根據(jù)擬定的濾波器類別和指標(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器；

4、利用所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器對(duì)濾波對(duì)象進(jìn)行濾波并檢驗(yàn)濾波結(jié)果；

設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)課題需要，要求學(xué)生獨(dú)立完成或分組完成設(shè)計(jì)任務(wù)，至少完成上述內(nèi)容中的前四項(xiàng)的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、調(diào)試。要求數(shù)字濾波器必需能夠?qū)Υ幚硇盘?hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，其整個(gè)處理過程要能夠正確演示，并提交包括下述內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告：

1、用戶手冊(cè)：說明如何設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器；

2、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及工作過程、結(jié)果分析總結(jié)（需指出所遇到問題，可行的解決途徑）。

三、課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排

日期 內(nèi)容安排

星期一 課程設(shè)計(jì)動(dòng)員，按照設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)參數(shù)和基本思路 星期二 濾波器設(shè)計(jì)的理論部分

星期三 濾波器設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)（編程調(diào)試等）星期四 濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果分析，撰寫課程設(shè)計(jì)說明書 星期五 最后定稿，上交設(shè)計(jì)結(jié)果和說明書

四、主要參考文獻(xiàn)

《數(shù)字信號(hào)處理——基于計(jì)算機(jī)的方法》電子工業(yè)出版社.Sanjit K.Mitral 《數(shù)字信號(hào)處理——原理與實(shí)踐》清華大學(xué)出版社.方勇 《數(shù)字信號(hào)處理教程》清華大學(xué)出版社.程佩青

五、課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定

成績(jī)考核時(shí)，根據(jù)學(xué)生在設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)和設(shè)計(jì)結(jié)果（包括演示和設(shè)計(jì)報(bào)告），綜合考核，成績(jī)分為5級(jí)分制，優(yōu)、良、中、及格、不及格。

六、有關(guān)說明

本門課程的先修課程主要包括：高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、模擬電子、數(shù)字電子、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等。

執(zhí)筆人：王曉寧 審核人：周昕 教學(xué)院長(zhǎng)： 范立南

第二篇：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)..

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課程名稱： 數(shù)字信號(hào)處理 課題名稱： 語(yǔ)音信號(hào)的處理與濾波

姓 名： 學(xué) 號(hào)： 院 系： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013年7月2日

目錄

第1部分 課程設(shè)計(jì)報(bào)告………………………………………3 一．設(shè)計(jì)目的……………………………………………3 二．設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………3 三．設(shè)計(jì)原理……………………………………………3 四．具體實(shí)現(xiàn)……………………………………………5 1.錄制一段聲音…………………………………5 2.巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)………………………8 3.將聲音信號(hào)送入濾波器濾波…………………13 4.語(yǔ)音信號(hào)的回放………………………………19 5.男女語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析……………………19 6.噪聲的疊加和濾除……………………………22 五． 結(jié)果分析……………………………………………27 第2部分 課程設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………28 一． 參考文獻(xiàn)……………………………………………28

第1部分 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一．設(shè)計(jì)目的

綜合運(yùn)用本課程的理論知識(shí)進(jìn)行頻譜分析以及濾波器設(shè)計(jì)，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，并利用MATLAB作為工具進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而復(fù)習(xí)鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)，提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，并從實(shí)踐上初步實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理。

二．設(shè)計(jì)內(nèi)容

錄制一段個(gè)人自己的語(yǔ)音信號(hào)，并對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣；畫出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法和雙線性變換法設(shè)計(jì)濾波器，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，畫出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；回放語(yǔ)音信號(hào)；換一個(gè)與你性別相異的人錄制同樣一段語(yǔ)音內(nèi)容，分析兩段內(nèi)容相同的語(yǔ)音信號(hào)頻譜之間有什么特點(diǎn)；再錄制一段同樣長(zhǎng)時(shí)間的背景噪聲疊加到你的語(yǔ)音信號(hào)中，分析疊加前后信號(hào)頻譜的變化，設(shè)計(jì)一個(gè)合適的濾波器，能夠把該噪聲濾除；

三．設(shè)計(jì)原理

1.在Matlab軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavrecord()，wavwrite(),wavread(),wavplay()對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行錄制，存儲(chǔ)，讀取，回放。

2.用y=fft(x)對(duì)采集的信號(hào)做快速傅立葉變換，并用[h1,w]=freqz(h)進(jìn)行DTFT變換。

3.掌握FIR DF線性相位的概念，即線性相位對(duì)h(n)、H(?)及零點(diǎn)的約束，了解四種FIR DF的頻響特點(diǎn)。

4.在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。

5.抽樣定理

連續(xù)信號(hào)經(jīng)理想抽樣后時(shí)域、頻域發(fā)生的變化（理想抽樣信號(hào)與連續(xù)信號(hào)頻譜之間的關(guān)系）

理想抽樣信號(hào)能否代表原始信號(hào)、如何不失真地還原信號(hào)即由離散信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào)的條件（抽樣定理）

理想采樣過程描述： 時(shí)域描述：

?a(t)?xa(t)?T(t)??xa(t)?(t?nT)??xa(nT)?(t?nT)xn???n??????T(t)?頻域描述：利用傅氏變換的性質(zhì)，時(shí)域相乘頻域卷積，若

n?????(t?nT)??a(t)Xa(j?)?xXa(j?)?xa(t)?T(j?)??T(t)

則有

?(j?)?1X(j?)??(j?)XaaT2?1?2?1??Xa(j?)??Xa(j??jk)??Xa(j??jk?s)Tk???TTk????(j?)與X(j?)的關(guān)系：理想抽樣信號(hào)的頻譜是連續(xù)信號(hào)頻譜的Xaa

周期延拓,重復(fù)周期為?s(采樣角頻率)。如果：

?X(j?)?Xa(j?)??a??0???s/2???s/2即連續(xù)信號(hào)是帶限的，且信號(hào)最高頻率不超過抽樣頻率的二分之一，則可不失真恢復(fù)。

奈奎斯特采樣定理：要使實(shí)信號(hào)采樣后能夠不失真還原，采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍：?s?2?h 或 fs?2fh

四．具體實(shí)現(xiàn)

1.錄制一段聲音

1.1錄制并分析

在MATLAB中用wavrecord、wavread、wavplay、wavwrite對(duì)聲音進(jìn)行錄制、讀取、回放、存儲(chǔ)。

程序如下：

Fs=8000;%抽樣頻率 time=3;%錄音時(shí)間 fprintf('按Enter鍵錄音%ds',time);%文字提示 pause;%暫停命令 fprintf('錄音中......');x=wavrecord(time*Fs,Fs,'double');%錄制語(yǔ)音信號(hào) fprintf('錄音結(jié)束');%文字提示 fprintf('按Enter鍵回放錄音');pause;%暫停命令

wavplay(x,Fs);%按任意鍵播放語(yǔ)音信號(hào)

wavwrite(x,Fs,'C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound.wav');%存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào)

N=length(x);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔 n1=1:N/2;f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 figure(2);subplot(2,1,1);plot(x);%錄制信號(hào)的時(shí)域波形 title('原始信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)的表示意義 grid;%加網(wǎng)格

y0=fft(x);%快速傅立葉變換 figure(2);subplot(2,1,2);plot(f,abs(y0(n1)));%原始信號(hào)的頻譜圖 title('原始信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');%顯示橫坐標(biāo)表示的意義 ylabel('幅值 ');%顯示縱坐標(biāo)表示的意義 title('原始信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題

grid;%加網(wǎng)格

圖1.1 原始信號(hào)的時(shí)域與頻譜圖

1.2濾除無(wú)效點(diǎn)

針對(duì)實(shí)際發(fā)出聲音落后錄制動(dòng)作半拍的現(xiàn)象，如何拔除對(duì)無(wú)效點(diǎn)的采樣的問題: 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是錄音開始時(shí)，人的反應(yīng)慢了半拍，導(dǎo)致出現(xiàn)了一些無(wú)效點(diǎn)，而后而出現(xiàn)的無(wú)效的點(diǎn)，主要是已經(jīng)沒有聲音的動(dòng)作，先讀取聲音出來(lái)，將原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖畫出來(lái)，根據(jù)己得到的信號(hào)，可以在第二次讀取聲音的后面設(shè)定采樣點(diǎn)，取好有效點(diǎn)，畫出濾除無(wú)效點(diǎn)后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖，對(duì)比可以看出。這樣就可以解決這個(gè)問題。

x=wavread('C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound.wav', 7

[4000,24000]);%從4000點(diǎn)截取到24000結(jié)束 plot(x);%畫出截取后的時(shí)域圖形 title('截取后的聲音時(shí)域圖形');%標(biāo)題 xlabel('頻率');ylabel('振幅');grid;%畫網(wǎng)格

圖1.2 去除無(wú)效點(diǎn)

2.巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)巴特沃思低通濾波器

MATLAB程序如下。濾波器圖如圖3.3所示。

%低通濾波

fp=1000;fs=1200;Fs=22050;rp=1;rs=100;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;Fs1=1;wap=2*tan(wp/2);was=2*tan(ws/2);[N,wc]=buttord(wap,was,rp,rs,'s');[B,A]=butter(N,wc,'s');[Bz,Az]=bilinear(B,A,Fs1);figure(1);[h,w]=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050);plot(w,abs(h));title('巴特沃斯低通濾波器');xlabel('頻率（HZ）');ylabel('耗損（dB）');gridon;9

圖2.1 巴特沃思低通濾波器

2.2設(shè)計(jì)巴特沃思高通濾波器

MATLAB程序如下。濾波器圖如圖3.5所示。%高通濾波

fp=4800;fs=5000;Fs=22050;rp=1;rs=100;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;T=1;Fs1=1;wap=2*tan(wp/2);was=2*tan(ws/2);10

[N,wc]=buttord(wap,was,rp,rs,'s');[B,A]=butter(N,wc,'high','s');[Bz,Az]=bilinear(B,A,Fs1);figure(1);[h,w]=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050);plot(w,abs(h));title('巴特沃斯高通濾波器');xlabel('頻率（HZ）');ylabel('耗損（dB）');grid on;

圖2.2巴特沃思高通濾波器

2.3設(shè)計(jì)巴特沃思帶通濾波器

MATLAB程序如下。濾波器圖如圖3.7所示。%帶通濾波

fp=[1200,3000];fs=[1000,3200];Fs=8000;rp=1;rs=100;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;T=1;Fs1=1;wap=2*tan(wp/2);was=2*tan(ws/2);[N,wc]=buttord(wap,was,rp,rs,'s');[B,A]=butter(N,wc,'s');[Bz,Az]=bilinear(B,A,Fs1);figure(4);[h,w]=freqz(Bz,Az,512,Fs1*1000);plot(w,abs(h));title('巴特沃斯帶通濾波器');xlabel('頻率（HZ）');ylabel('耗損（dB）');grid on;12

圖2.3巴特沃思帶通濾波器

3．將聲音信號(hào)送入濾波器濾波

x=wavread('C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound.wav');%播放原始信號(hào)

wavplay(x,fs);%播放原始信號(hào) N=length(x);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔 n1=1:N/2;f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 figure(4);subplot(4,2,1);plot(x);%錄制信號(hào)的時(shí)域波形

title('原始信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)的表示意義 grid;%加網(wǎng)格

y0=fft(x);%快速傅立葉變換 subplot(4,2,3);plot(f,abs(y0(n1)));%原始信號(hào)的頻譜圖 title('原始信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');%顯示橫坐標(biāo)表示的意義 ylabel('幅值 ');%顯示縱坐標(biāo)表示的意義 title('原始信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 grid;%加網(wǎng)格

3．1低通濾波器濾波 fs=8000;beta=10.056;wc=2*pi*1000/fs;ws=2*pi*1200/fs;width=ws-wc;wn=(ws+wc)/2;n=ceil(12.8*pi /width);h=fir1(n,wn/pi,'band',kaiser(n+1,beta));[h1,w]=freqz(h);

ys=fftfilt(h,x);%信號(hào)送入濾波器濾波，ys為輸出 fftwave=fft(ys);%將濾波后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換 figure(4);subplot(4,2,2);%在四行兩列的第二個(gè)窗口顯示圖形 plot(ys);%信號(hào)的時(shí)域波形

title('低通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義 grid;%網(wǎng)格

subplot(4,2,4);%在四行兩列的第四個(gè)窗口顯示圖形 plot(f, abs(fftwave(n1)));%繪制模值 xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義

title('低通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖');%標(biāo)題 grid;%加網(wǎng)格

wavplay(ys,8000);%播放濾波后信號(hào)

3．2高通濾波器濾波 fs=8000;beta=10.056;ws=2*5000/fs;wc=2*4800/fs;

width=ws-wc;wn=(ws+wc)/2;n=ceil(12.8*pi/width);h=fir1(n,wn/pi, 'high',kaiser(n+2,beta));[h1,w]=freqz(h);ys=fftfilt(h,x);%將信號(hào)送入高通濾波器濾波 subplot(4,2,5);%在四行兩列的第五個(gè)窗口顯示圖形 plot(ys);%信號(hào)的時(shí)域波形 xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義 title('高通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形');%標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)的表示意義 grid;%網(wǎng)格

fftwave=fft(ys);%將濾波后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換 subplot(4,2,7);%在四行兩列的第七個(gè)窗口顯示圖形 plot(f,abs(fftwave(n1)));%繪制模值 axis([0 1 0 50]);xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義

title('高通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖');%標(biāo)題 grid;%加網(wǎng)格

wavplay(ys,8000);%播放濾波后信號(hào)

3．3帶通濾波器 fs=8000;beta=10.056;wc1=2*pi*1000/fs;wc2=2*pi*3200/fs;ws1=2*pi*1200/fs;ws2=2*pi*3000/fs;width=ws1-wc1;wn1=(ws1+wc1)/2;wn2=(ws2+wc2)/2;wn=[wn1 wn2];n=ceil(12.8/width*pi);h=fir1(n,wn/pi,'band',kaiser(n+1,beta));[h1,w]=freqz(h);ys1= fftfilt(h,x);%將信號(hào)送入高通濾波器濾波 figure(4);subplot(4,2,6);%在四行兩列的第六個(gè)窗口顯示圖形 plot(ys1);%繪制后信號(hào)的時(shí)域的圖形 title('帶通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)表示的意義 grid;%網(wǎng)格

fftwave=fft(ys1);%對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換 subplot(4,2,8);%在四行兩列的第八個(gè)窗口顯示圖形

plot(f, abs(fftwave(n1)));%繪制模值 axis([0 1 0 50]);xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義 title('帶通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 grid;%網(wǎng)格

wavplay(ys1,8000);%播放濾波后信號(hào) 圖形如下：

原始信號(hào)的時(shí)域波形幅值/A0-1012x 10原始信號(hào)的頻譜圖34幅值/A1低通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形0.50-0.5012頻率w/pi3400.51頻率w/pi高通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形幅值/A0幅值/A0幅值/Ax 10高通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖5012頻率w/pi34幅值/A0.20-0.2幅值/A2001000x 10低通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖200100000.51頻率w/pi帶通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形0.50-0.501234頻率w/pix 10帶通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖50幅值 00.5頻率w/pi1000.5頻率w/pi1

分析：三個(gè)濾波器濾波后的聲音與原來(lái)的聲音都發(fā)生了變化。其中低

通的濾波后與原來(lái)聲音沒有很大的變化，其它兩個(gè)都又明顯的變化

4.語(yǔ)音信號(hào)的回放

sound(xlow,Fs,bits);%在Matlab中，函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放，其調(diào)用格式: sound(xhigh, Fs,bits);%sound(x, Fs, bits);sound(xdaitong, Fs,bits);5.男女語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析

5.1 錄制一段異性的聲音進(jìn)行頻譜分析

Fs=8000;%抽樣頻率 time=3;%錄音時(shí)間 fprintf('按Enter鍵錄音%ds',time);%文字提示 pause;%暫停命令 fprintf('錄音中......');x=wavrecord(time*Fs,Fs,'double');%錄制語(yǔ)音信號(hào) fprintf('錄音結(jié)束');%文字提示 fprintf('按Enter鍵回放錄音');pause;%暫停命令 wavplay(x,Fs);%按任意鍵播放語(yǔ)音信號(hào)

wavwrite(x,Fs,'C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound2.wav');%存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào)

5.2 分析男女聲音的頻譜

x=wavread(' C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound2.wav ');%播放原始信號(hào),解決落后半拍

wavplay(x,fs);%播放原始信號(hào) N=length(x);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔 n1=1:N/2;

f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 figure(1);subplot(2,2,1);plot(x);%錄制信號(hào)的時(shí)域波形

title('原始女生信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)的表示意義 grid;%加網(wǎng)格

y0=fft(x);%快速傅立葉變換 subplot(2,2,2);plot(f,abs(y0(n1)));%原始信號(hào)的頻譜圖 title('原始女生信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');%顯示橫坐標(biāo)表示的意義 ylabel('幅值 ');%顯示縱坐標(biāo)表示的意義 grid;%加網(wǎng)格

[y,fs,bits]=wavread(' C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound.wav ');% 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣

wavplay(y,fs);%播放原始信號(hào) N=length(y);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔 n1=1:N/2;f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 subplot(2,2,3);plot(y);%錄制信號(hào)的時(shí)域波形

title('原始男生信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示縱坐標(biāo)的表示意義 grid;%加網(wǎng)格

y0=fft(y);%快速傅立葉變換

subplot(2,2,4);%在四行兩列的第三個(gè)窗口顯示圖形 plot(f,abs(y0(n1)));%原始信號(hào)的頻譜圖 title('原始男生信號(hào)的頻譜圖');%加標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');%顯示橫坐標(biāo)表示的意義 ylabel('幅值 ');%顯示縱坐標(biāo)表示的意義 grid;%加網(wǎng)格

5.3男女聲音的頻譜圖

原始女生信號(hào)的時(shí)域波形0.50-0.5-1150100原始女生信號(hào)的頻譜圖幅值/A幅值 012345000x 10原始男生信號(hào)的時(shí)域波形0.50.5頻率w/pi原始男生信號(hào)的頻譜圖1300200幅值/A0幅值 012x 1034100-0.5000.5頻率w/pi1

圖5.3男女聲音信號(hào)波形與頻譜對(duì)比

分析：就時(shí)域圖看，男生的時(shí)域圖中振幅比女生的高，對(duì)于頻譜圖女生的高頻成分比較多

6.噪聲的疊加和濾除

6.1錄制一段背景噪聲

Fs=8000;%抽樣頻率 time=3;%錄音時(shí)間 fprintf('按Enter鍵錄音%ds',time);%文字提示 pause;%暫停命令 fprintf('錄音中......');x=wavrecord(time*Fs,Fs,'double');%錄制語(yǔ)音信號(hào)

fprintf('錄音結(jié)束');%文字提示 fprintf('按Enter鍵回放錄音');pause;%暫停命令 wavplay(x,Fs);%按任意鍵播放語(yǔ)音信號(hào) wavwrite(x,Fs,'C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)噪音.wav');%存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào)

6.2 對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜的分析

[x1,fs,bits]=wavread(' C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)噪音.wav ');%對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣

wavplay(x1,fs);%播放噪聲信號(hào) N=length(x1);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔

n1=1:N/2;f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 figure(5);subplot(3,2,1);plot(x1);%信號(hào)的時(shí)域波形 title('噪聲信號(hào)的時(shí)域波形');grid;ylabel('幅值/A');y0=fft(x1);%快速傅立葉變換

subplot(3,2,2);plot(f,abs(y0(n1)));%噪聲信號(hào)的頻譜圖 ylabel('幅值');title('噪聲信號(hào)的頻譜圖');

6.3原始信號(hào)與噪音的疊加

fs=8000;[x,fs,bits]=wavread(' C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)sound.wav ');%對(duì)錄入信號(hào)進(jìn)行采樣

[x1,fs,bits]=wavread(' C:UsersacerDesktop數(shù)字信號(hào)噪音.wav ');%對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行采樣

yy=x+x1;%將兩個(gè)聲音疊加

6.4疊加信號(hào)的頻譜分析：

wavplay(yy,fs);%播放疊加后信號(hào) N=length(yy);%返回采樣點(diǎn)數(shù) df=fs/N;%采樣間隔 n1=1:N/2;f=[(n1-1)*(2*pi/N)]/pi;%頻帶寬度 figure(5);subplot(3,2,3);plot(yy,'LineWidth',2);%信號(hào)的時(shí)域波形

title('疊加信號(hào)的時(shí)域波形');xlabel('時(shí)間/t');ylabel('幅值/A');grid;y0=fft(yy);%快速傅立葉變換 subplot(3,2,4);plot(f,abs(y0(n1)));%疊加信號(hào)的頻譜圖 title('疊加信號(hào)的頻譜圖');xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/db');grid;

6.5 設(shè)計(jì)一個(gè)合適的濾波器將噪聲濾除 fs=18000;%采樣頻率 Wp=2*1000/fs;%通帶截至頻率 Ws=2*2000/fs;%阻帶截至頻率 Rp=1;%最大衰減 Rs=100;%最小衰減

[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);%buttord函數(shù)（n為階數(shù)，Wn為截至頻率）

[num,den]=butter(N,Wn);%butter函數(shù)（num為分子系數(shù)den為分母系數(shù)）

[h,w]=freqz(num,den);%DTFT變換

ys=filter(num,den,yy);%信號(hào)送入濾波器濾波，ys為輸出 fftwave=fft(ys);%將濾波后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換 figure(5);subplot(3,2,5);plot(ys);%信號(hào)的時(shí)域波形

title('低通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形');%加標(biāo)題 ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義 grid;%網(wǎng)格 subplot(3,2,6);plot(f, abs(fftwave(n1)));%繪制模值 title('低通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖');%標(biāo)題 xlabel('頻率w/pi');ylabel('幅值/A');%顯示標(biāo)表示的意義 grid;%加網(wǎng)格

wavplay(ys,8000);%播放濾波后信號(hào) grid;圖形如下：

噪聲信號(hào)的時(shí)域波形1100噪聲信號(hào)的頻譜圖幅值/A0-1幅值0123450000.5疊加信號(hào)的頻譜圖1x 10疊加信號(hào)的時(shí)域波形10-101時(shí)間/t2200幅值/db34幅值/A100000.5頻率w/pi1x 10低通濾波后信號(hào)的時(shí)域波形0.5低通濾波器濾波后信號(hào)的頻譜圖200幅值/A0-0.5幅值/A012x 1034100000.5頻率w/pi1

圖6.1噪音的疊加與濾除前后頻譜對(duì)比

7.結(jié)果分析

1.錄制剛開始時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)實(shí)際發(fā)出聲音落后錄制動(dòng)作半拍，可在[x,fs,bits]=wavread('d:matlavworkwomamaaiwo.wav')加 窗[x,fs,bits]=wavread('d:matlavworkwomamaaiwo.wav'，[100 10000])，窗的長(zhǎng)度可根據(jù)需要定義。

2.語(yǔ)音信號(hào)通過低通濾波器后，把高頻濾除，聲音變得比較低沉。當(dāng)通過高通濾波器后，把低頻濾除，聲音變得比較就尖銳。通過帶通濾波器后，聲音比較適中。

3.通過觀察男生和女生圖像知：時(shí)域圖的振幅大小與性別無(wú)關(guān)，只與說話人音量大小有關(guān)，音量越大，振幅越大。頻率圖中，女生高 27

頻成分較多。

4.疊加噪聲后，噪聲與原信號(hào)明顯區(qū)分,但通過低通濾波器后，噪聲沒有濾除，信號(hào)產(chǎn)生失真。原因可能為噪聲與信號(hào)頻率相近無(wú)法濾除。

第2部分 課程設(shè)計(jì)總結(jié)

通過本次課程設(shè)計(jì)，使我們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)知識(shí)有了更深刻的理解，尤其是對(duì)各種濾波器的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題，剛剛開始時(shí)曾天真的認(rèn)為只要把以前的程序改了參數(shù)就可以用了，可是問題沒有我想象中的那么簡(jiǎn)單，單純的搬程序是不能解決問題的。通過查閱資料和請(qǐng)教同學(xué)收獲了很多以前不懂的理論知識(shí)。再利用所學(xué)的操作，發(fā)現(xiàn)所寫的程序還是沒有能夠運(yùn)行，通過不斷地調(diào)試，運(yùn)行，最終得出了需要的結(jié)果。整個(gè)過程中學(xué)到了很多新的知識(shí)，特別是對(duì)Matlab的使用終于有些了解。在以后的學(xué)習(xí)中還需要深入了解這方面的內(nèi)容。在這次的課程設(shè)計(jì)中讓我體會(huì)最深的是：知識(shí)來(lái)不得半點(diǎn)的馬虎。也認(rèn)識(shí)到自己的不足，以后要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

八．參考文獻(xiàn)

[1]數(shù)字信號(hào)處理教程(第三版)程佩青 清華大學(xué)出版社 [2]MATLAB信號(hào)處理 劉波 文忠 電子工業(yè)出版社 [3]MATLAB7.1及其在信號(hào)處理中的應(yīng)用 王宏 清華大學(xué)出版社

[4]MATLAB基礎(chǔ)與編程入門 張威 西安電子科技大學(xué)出版社

[5] 數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)驗(yàn) 趙紅怡 張常 化學(xué)工業(yè)出版社

[6]MATLAB信號(hào)處理詳解 陳亞勇等 人民郵電出版社 [7] 數(shù)字信號(hào)處理

錢同惠 機(jī)械工業(yè)出版社 29

第三篇：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)

目 錄

摘要...........................................................................................................................................1 1 緒論..............................................................................................................................................2

1.1 DSP系統(tǒng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)基本原則......................................................................................2 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài).............................................................................................................2 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)........................................................................................................................................3 3硬件設(shè)計(jì)........................................................................................................................................5

3.1 硬件結(jié)構(gòu)...........................................................................................................................5 3.2 硬件電路設(shè)計(jì)...................................................................................................................7

3.2.1 總輸入電路...........................................................................................................7 3.2.2 總輸出電路...........................................................................................................7 3.2.3 語(yǔ)音輸入電路.......................................................................................................9 3.2.4 語(yǔ)音輸出電路.......................................................................................................9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析.........................................................................................................................10 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.........................................................................................................................10 4.2 實(shí)驗(yàn)分析.........................................................................................................................12 5 總結(jié)與心得體會(huì).........................................................................................................................13 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................14 致謝................................................................................................................................................15

摘要

基于DSP的語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用TMS320VC5509作為主處理器，TLV320AIC23B作為音頻芯片，在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建和軟件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的采集、濾波和回放功能，它可作為語(yǔ)音信號(hào)處理的通用平臺(tái)。

語(yǔ)音是人類相互之間進(jìn)行交流時(shí)使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息載體。在高度信息化的今天，語(yǔ)音信號(hào)處理是信息高速公路、多媒體技術(shù)、辦公自動(dòng)化、現(xiàn)代通信及智能系統(tǒng)等新興領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)之一。通常這些信號(hào)處理的過程要滿足實(shí)時(shí)且快速高效的要求，隨著DSP技術(shù)的發(fā)展，以DSP為內(nèi)核的設(shè)備越來(lái)越多，為語(yǔ)音信號(hào)的處理提供了良好的平臺(tái)。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TMS320VC5509定點(diǎn)的語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的采集、處理與回放等功能，為今后復(fù)雜的語(yǔ)音信號(hào)處理算法的研究和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)通用平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音處理；DSP；TMS320VC5509;TLV320AIC23B

1 緒論

語(yǔ)音是人類相互間所進(jìn)行的通信的最自然和最簡(jiǎn)潔方便的形式，語(yǔ)音通信是一種理想的人機(jī)通信方式。語(yǔ)音通信的研究涉及到人工智能、數(shù)字信號(hào)處理、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、語(yǔ)言聲學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等許多領(lǐng)域，所以說語(yǔ)音的通信是一個(gè)多學(xué)科的綜合研究領(lǐng)域，其研究成果具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。另外通過語(yǔ)音來(lái)傳遞信息是人類最重要的、最有效、最常用的交換信息的形式。語(yǔ)言是人類特有的功能，聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信息的主要手段。同時(shí)也是眾構(gòu)成思想交流和感情溝通的最主要的途徑。

1.1 DSP系統(tǒng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)基本原則

DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)。再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)

語(yǔ)音信號(hào)處理作為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，已經(jīng)有很長(zhǎng)的研究歷史。但是它的快速發(fā)展可以說是從1940年前后Dudley的聲碼器和Potter等人的可見語(yǔ)音開始的；20世紀(jì)60年代中期形成的一系列數(shù)字信號(hào)處理的理念和技術(shù)基礎(chǔ)；到了80年代，由于矢量量化、隱馬爾可夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相繼被應(yīng)用于語(yǔ)音信號(hào)處理，并經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善，使得語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。一方面，對(duì)聲學(xué)語(yǔ)音學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的研究逐漸深入，魯棒的語(yǔ)音識(shí)別、基于語(yǔ)音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點(diǎn)。另一方面，為了語(yǔ)音識(shí)別實(shí)用化的需要，講者自適應(yīng)、聽覺模型、快速搜索識(shí)別算法以及進(jìn)一步的語(yǔ)言模型的研究等課題倍受關(guān)注。

在通信越來(lái)越發(fā)達(dá)的當(dāng)今世界，尤其最近幾十年，語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)在移動(dòng) 通信、IP電話通信、保密通信、衛(wèi)星通信以及語(yǔ)音存儲(chǔ)等很多方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此，語(yǔ)音編碼一直是通信和信號(hào)處理的研究熱點(diǎn)，并其取得了驚人的進(jìn)展，目前在PC機(jī)上的語(yǔ)音編碼已經(jīng)趨于成熟，而如何在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮編碼則是近些年來(lái)語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)際生活中，當(dāng)聲源遇到物體時(shí)會(huì)發(fā)生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會(huì)發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源聲波慢一些，類似人們面對(duì)山體高聲呼喊后可以在過一會(huì)兒聽到回聲的現(xiàn)象。聲音遇到較遠(yuǎn)物體產(chǎn)生的反射會(huì)比遇到較近的反射波晚些到達(dá)聲源位置，所以回聲和原聲的延遲隨反射物體的距離大小改變。同時(shí)，反射聲音的物體對(duì)聲波的反射能力，決定了聽到的回聲的強(qiáng)弱和質(zhì)量。另外，生活中的回聲的成分比較復(fù)雜，有反射、漫反射、折射，還有回聲的多次反射、折射效果。

當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。簡(jiǎn)單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時(shí)間后的聲流，實(shí)現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。如此產(chǎn)生的回聲，我們稱之為數(shù)字回聲。

本次實(shí)驗(yàn)的程序流程圖如下：

圖2.1 程序流程圖

本次實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)框圖如下：

圖2.2 系統(tǒng)框圖

3硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

圖3.1是系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖, 系統(tǒng)主要包括VC5509和A IC23 兩個(gè)模塊。

圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

利用VC5509 的片上外設(shè)I2C(Inter-Integrated Circuit, 內(nèi)部集成電路)模塊配置AIC23 的內(nèi)部寄存器;通過VC5509 的McBSP(Multi channel Buffered Serial Ports, 多通道緩存串口)接收和發(fā)送采樣的音頻數(shù)據(jù)?？刂仆ǖ乐辉谂渲肁IC23 的內(nèi)部寄存器時(shí)工作, 而當(dāng)傳輸音頻數(shù)據(jù)時(shí)則處于閑置狀態(tài)。

AIC23通過麥克風(fēng)輸入或者立體聲音頻輸入采集模擬信號(hào), 并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào), 存儲(chǔ)到DSP的內(nèi)部RAM中,以便DSP處理。

當(dāng)DSP完成對(duì)音頻數(shù)據(jù)的處理以后, AIC23再把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào), 這樣就能夠在立體聲輸出端或者耳機(jī)輸出端聽到聲音。

AIC23能夠?qū)崿F(xiàn)與VC5509 DSP的McBSP端口的無(wú)縫連接, 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。接口的原理框圖, 如下圖所示。

圖3.2 AIC23與VC5509接口原理圖

系統(tǒng)中A IC23的主時(shí)鐘12 MHz直接由外部的晶振提供。MODE接數(shù)字地, 表示利用I2 C控制接口對(duì)AIC23傳輸控制數(shù)據(jù)。CS接數(shù)字地, 定義了I2 C總線上AIC23的外設(shè)地址, 通過將CS接到高電平或低電平, 可以選擇A IC23作為從設(shè)備在I2 C總線上的地址。SCLK和SDIN是AIC23控制端口的移位時(shí)鐘和數(shù)據(jù)輸入端,分別與VC5509的I2C模塊端口SCL和SDA相連。

收發(fā)時(shí)鐘信號(hào)CLKX1和CLKR1由A IC23的串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘BCLK提供, 并由A IC23的幀同步信號(hào)LRCIN、LRCOUT啟動(dòng)串口數(shù)據(jù)傳輸。DX1和DR1分別與A IC23 的D IN 和DOUT 相連, 從而完成VC5509與AIC23間的數(shù)字信號(hào)通信。

3.2 硬件電路設(shè)計(jì)

3.2.1 總輸入電路

圖3.3 總輸入電路

從左到右各部分電路為：

話筒，開關(guān)，語(yǔ)音輸入電路，UA741高增益放大電路，有源二階帶 通濾波器。

3.2.2 總輸出電路

圖3.4 總輸出電路

從左到右各部分電路為：

LM386高頻功率放大器及其外圍器件連接電路，語(yǔ)音輸出電路，開關(guān)，揚(yáng)聲器。

3.2.3 語(yǔ)音輸入電路

圖3.5語(yǔ)音輸入電路

3.2.4 語(yǔ)音輸出電路

圖3.6 語(yǔ)音輸出電路

語(yǔ)音信號(hào)通道包括模擬輸入和模擬輸出兩個(gè)部分。模擬信號(hào)的輸入輸出電路如圖所示。上圖中MICBIAS 為提供的麥克風(fēng)偏壓，通常是3/4 AVDD，MICIN為麥克風(fēng)輸入，可以根據(jù)需要調(diào)整輸入增益。下圖中LLINEOUT 為左聲道輸出，RLINEOUT為右聲道輸出。用戶可以根據(jù)電阻阻值調(diào)節(jié)增益的大小，使語(yǔ)音輸入輸出達(dá)到最佳效果。從而實(shí)現(xiàn)良好的模擬語(yǔ)音信號(hào)輸入與模擬信號(hào)的輸出。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按“F5”鍵運(yùn)行，注意觀察窗口中的bEcho=0，表示數(shù)字回聲功能沒有激活。這時(shí)從耳機(jī)中能聽到麥克風(fēng)中的輸入語(yǔ)音放送。將觀察窗口中bEcho的取值改成非0值。這時(shí)可從耳機(jī)中聽到帶數(shù)字回聲道語(yǔ)音放送。

分別調(diào)整uDelay和uEffect的取值，使他們保持在0-1023范圍內(nèi)，同時(shí)聽聽耳機(jī)中的輸出有何變化。

當(dāng)uDelay和uEffect的數(shù)值增大時(shí)，數(shù)字回聲的效果就會(huì)越加的明顯。

圖4.1 修改前程序圖

圖4.2 修改前程序圖

圖4.3 頻譜分析

圖4.4 左聲道及右聲道波形 4.2 實(shí)驗(yàn)分析

所以，從本實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。簡(jiǎn)單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時(shí)間后的聲流，實(shí)現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。

聲音放送可以加入數(shù)字回聲，數(shù)字回聲的強(qiáng)弱和與原聲的延遲均可在程序中設(shè)定和調(diào)整。5 總結(jié)與心得體會(huì)

通過本次課程設(shè)計(jì)，我明白了細(xì)節(jié)決定成敗這句話的道理，在實(shí)驗(yàn)中，有很多注意的地方，都被忽視了，導(dǎo)致再花費(fèi)更多的時(shí)間去修改，這嚴(yán)重影響了試驗(yàn)的進(jìn)度。同時(shí)，在本次實(shí)驗(yàn)中我了解了ICETEK – VC5509 – A板上語(yǔ)音codec芯片TLV320AIC23的設(shè)計(jì)和程序控制原理，并進(jìn)一步掌握了數(shù)字回聲產(chǎn)生原理、編程及其參數(shù)選擇、控制，以及了解了VC5509DSP擴(kuò)展存儲(chǔ)器的編程使用方法。

這一學(xué)期的理論知識(shí)學(xué)習(xí)加上這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)DSP有了更加深刻的了解，對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理功能，軟硬件相結(jié)合，語(yǔ)音信號(hào)的采集與放送等等方面都有了很深的了解，相信本次課程設(shè)計(jì)，無(wú)論是對(duì)我以后的學(xué)習(xí)，還是工作等方面都有一個(gè)很大的幫助。因此，本次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。

參考文獻(xiàn)

[1]李利.DSP原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2004.[2]王安民,陳明欣,朱明.TMS320C54xxDSP實(shí)用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007 [3]彭啟琮,李玉柏.DSP技術(shù)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1997 [4]李宏偉,等.基于幀間重疊譜減法的語(yǔ)音增強(qiáng)方法[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào),2001(1):41~44 [5]TexasInstrumentsIncorporated.TMS320C54x系列DSP的CPU與外設(shè)[M].梁曉雯,裴小平,李玉虎,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2006 [6]趙力.語(yǔ)音信號(hào)處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003比較圖4和圖5,可以看到1200Hz以上的頻譜明顯得到了抑制。

[7]江濤,朱光喜.基于TMS320VC5402的音頻信號(hào)采集與系統(tǒng)處理[J].電子技術(shù)用,2002,28(7):70~72[8]TexasInstrumentsIncorporated:TMS320VC5402Datasheet,2001

致謝

在本次課程設(shè)計(jì)的即將完成之際，筆者的心情無(wú)法平靜，本文的完成既是筆者孜孜不倦努力的結(jié)果，更是指導(dǎo)老師樊洪斌老師親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)的結(jié)果。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的選題、研究和撰寫過程中，老師都給了我精心的指導(dǎo)、熱忱的鼓勵(lì)和支持，他的精心點(diǎn)撥為我開拓了研究視野，修正了寫作思路，對(duì)課程設(shè)計(jì)的完善和質(zhì)量的提高起到了關(guān)鍵性的作用。另外，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)和高尚的人格魅力，都給了學(xué)生很大感觸，使學(xué)生終生受益。在此，學(xué)生謹(jǐn)向老師致以最真摯的感激和最崇高的敬佩之情。

另外，還要感謝這段時(shí)間來(lái)陪我一起努力同學(xué)，感謝我們這個(gè)小團(tuán)隊(duì)，感謝每一個(gè)在學(xué)習(xí)和生活中所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們，幾年來(lái)我們一起學(xué)習(xí)、一起玩耍，共同度過了太多的美好時(shí)光。我們始終是一個(gè)團(tuán)結(jié)、友愛、積極向上的集體。

第四篇：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)參考題目

數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)資料

使用MATLAB（或其他開發(fā)工具）編程實(shí)現(xiàn)下述內(nèi)容并寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

一、課程設(shè)計(jì)參考題目與設(shè)計(jì)內(nèi)容（也可自行選題）

設(shè)計(jì)一基于DFT的信號(hào)頻譜分析 主要要求：

1.對(duì)離散確定信號(hào)作如下譜分析：

(1)截取x(n)使x(n)成為有限長(zhǎng)序列N，(長(zhǎng)度N自己選)寫程序計(jì)算出x(n)的N點(diǎn)DFT的 X(k),并畫出時(shí)域序列圖和相應(yīng)的幅頻圖。

(2)將(1)中x(n)補(bǔ)零加長(zhǎng)至M點(diǎn)，長(zhǎng)度M自己選（,為了比較補(bǔ)零長(zhǎng)短的影響，M可以取兩次值，一次取較小的整數(shù)，一次取較大的整數(shù)），編寫程序計(jì)算x(n)的M點(diǎn)DFT, 畫出時(shí)域序列圖和兩次補(bǔ)零后相應(yīng)的DFT幅頻圖。

2.研究信號(hào)頻域的物理分辨率與信號(hào)頻域的分析分辨率，明白兩者的區(qū)別。(1)采集數(shù)據(jù)x(n)長(zhǎng)度取N=16點(diǎn)，編寫程序計(jì)算出x(n)的16點(diǎn)DFTX(k),并畫出相應(yīng)的幅頻圖。

(2)采集數(shù)據(jù)x(n)長(zhǎng)度N=16點(diǎn)，補(bǔ)零加長(zhǎng)至M點(diǎn)(長(zhǎng)度M自己選)，利用補(bǔ)零DFT計(jì)算 x(n)的頻譜并畫出相應(yīng)的幅頻圖。

(3)采集數(shù)據(jù)x(n)長(zhǎng)度取為M點(diǎn)（注意不是補(bǔ)零至M），編寫程序計(jì)算出M點(diǎn)采集數(shù)據(jù)x(n)的的頻譜并畫出相應(yīng)的幅頻圖。

3.對(duì)比設(shè)計(jì)內(nèi)容1、2中各個(gè)仿真圖，說明補(bǔ)零DFT的作用。補(bǔ)零DFT能否提高信號(hào)的頻譜分辨率，說明提高頻譜物理分辨率與頻譜頻域分辨率的措施各是什么？

設(shè)計(jì)二用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字低通濾波器 主要要求：

1.熟悉各種窗函數(shù),在MATLAB命令窗下瀏覽各種窗函數(shù)，繪出（或打?。└鞣N窗函數(shù)圖。

2.編寫計(jì)算理想低通濾波器單位抽樣響應(yīng)的m函數(shù)文件。

3根據(jù)指標(biāo)（低通FIR濾波器的指標(biāo)自行選擇）要求選擇窗函數(shù)的形狀與長(zhǎng)度N。4.編寫m程序文件，通過調(diào)用設(shè)計(jì)內(nèi)容2、3的m程序文件，計(jì)算所設(shè)計(jì)的實(shí)際低通FIR濾波器的單位抽樣響應(yīng)和頻率響應(yīng)，并打印在頻率區(qū)間[O，π]上的幅頻響應(yīng)特性曲線，幅度用分貝表示。6.驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的濾波器是否滿足指標(biāo)要求。

7.比較所選窗長(zhǎng)N相同但窗形狀不同對(duì)濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果的影響以及選同一種窗函數(shù)但窗長(zhǎng)N不同時(shí)對(duì)濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果的影響，將結(jié)論寫在報(bào)告中。

設(shè)計(jì)三 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 主要要求：

1.分別設(shè)計(jì)低通、帶通、帶阻和高通四種數(shù)字濾波器（FIR數(shù)字濾波器的指標(biāo)自行選擇）；

2.說明設(shè)計(jì)目的，并分別闡述上述四類濾波器的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)步驟，并給出所編寫的相應(yīng)的m程序；

3.仿真并打印上述四種濾波器的單位抽樣響應(yīng)和頻率響應(yīng)（頻率區(qū)間[O，π]上的幅頻響應(yīng)特性曲線），并分析各個(gè)濾波器的特點(diǎn)，將結(jié)論寫在報(bào)告中。

設(shè)計(jì)四

IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 主要要求：

1.分別設(shè)計(jì)低通、帶通、帶阻和高通四種數(shù)字濾波器（FIR數(shù)字濾波器的指標(biāo)自行選擇）；

2.說明設(shè)計(jì)目的，并分別闡述上述四類濾波器的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)步驟，并給出所編寫的相應(yīng)的m程序；

3.仿真并打印上述四種濾波器的單位抽樣響應(yīng)和頻率響應(yīng)（頻率區(qū)間[O，π]上的幅頻響應(yīng)特性曲線），并分析各個(gè)濾波器的特點(diǎn)，將結(jié)論寫在報(bào)告中。

設(shè)計(jì)五語(yǔ)音信號(hào)去噪處理 主要要求：

1.在Windows環(huán)境下利用錄音機(jī)或其他軟件，錄制一段自己的語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)間控制在1秒左右，并對(duì)所錄制的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣處理； 2.對(duì)語(yǔ)音信號(hào)做頻譜分析，即畫出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻域圖；在語(yǔ)音信號(hào)中加入噪聲信號(hào)（至少兩種不同噪聲信號(hào)），畫出加噪語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻域圖；

3.根據(jù)上步加噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜分析結(jié)果，確定數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)合適的數(shù)字濾波器濾除噪聲信號(hào)，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)曲線；

4.用所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，并畫出濾波后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻域圖，對(duì)濾波前后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化； 5.利用MATLAB軟件中的sound(x)函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)去噪語(yǔ)音信號(hào)的回放，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。

二、課程設(shè)計(jì)撰寫具體要求 1.闡述所選題目設(shè)計(jì)目的和要求；

2.闡述所選題目的設(shè)計(jì)思想（各種理論推導(dǎo)和計(jì)算）、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)及功能說明，并列出相應(yīng)重要的MATLAB程序； 3.繪出設(shè)計(jì)中要求的各種曲線,并做出說明；

4.結(jié)合設(shè)計(jì)過程，歸納得出結(jié)論，并分析設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決思路和方法； 5.寫出設(shè)計(jì)體會(huì)； 6.參考文獻(xiàn)；

7.程序源代碼清單（放入課程設(shè)計(jì)報(bào)告冊(cè)附錄中）。

8.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求充實(shí)，敘述完整，語(yǔ)言流暢，格式規(guī)范，15～20頁(yè)，A4紙打印。

9.課程設(shè)計(jì)報(bào)告封面要求：

10.設(shè)計(jì)報(bào)告要包含摘要關(guān)鍵詞（3-5個(gè)）11.目錄

一設(shè)計(jì)目的與要求………………………………………頁(yè)碼 二總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………頁(yè)碼 三設(shè)計(jì)原理、結(jié)果與仿真分析…………………………頁(yè)碼 四結(jié)論……………………………………………………頁(yè)碼 五心得體會(huì)………………………………………………頁(yè)碼 參考文獻(xiàn)…………………………………………………頁(yè)碼 附錄………………………………………………………頁(yè)碼

特別注意：

1.所有的圖要有編號(hào)和圖名，所有的表也要有編號(hào)和表名； 2.數(shù)學(xué)公式要居中，公式編號(hào)右對(duì)齊。

第五篇：數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)大綱-研究生

數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)大綱

1．課程名稱：數(shù)字信號(hào)處理 編號(hào)： 2．任課教師姓名：張俊華 職稱：副教授 3．開課學(xué)期：1 4．授課學(xué)時(shí)、總學(xué)時(shí)數(shù)：4/54 5．課程學(xué)分：3 6．內(nèi)容提要：

本大綱是為“機(jī)械設(shè)計(jì)、制造與自動(dòng)化”專業(yè)研究生必修棵制定的。本課程的先修課程是“信號(hào)與系統(tǒng)”，“信號(hào)分析”，“自動(dòng)控制理論”，“MATLAB語(yǔ)言”。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)到以下要求：

（1）掌握離散時(shí)間信號(hào)的基本分析方法；（2）

能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器；

（3）

能夠應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理的基本理論和方法,解決一些實(shí)際問題；

（4）

了解數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的最新進(jìn)展，為今后從事該領(lǐng)域的工作 打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)時(shí)分配（共54學(xué)時(shí)）第一章

信號(hào)與系統(tǒng)概論

離散信號(hào)、連續(xù)信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)的概念。離散時(shí)間系統(tǒng)的概念，LSI系統(tǒng)的定義，輸入輸出關(guān)系和頻率響應(yīng)。第二章

離散時(shí)間系統(tǒng)與信號(hào)

掌握序列的概念及其幾種典型序列的定義,掌握序列的基本運(yùn)算，并會(huì)判斷序列的周期性。掌握線性/移不變/因果/穩(wěn)定的離散時(shí)間系統(tǒng)的概念并會(huì)判斷，掌握線性移不變系統(tǒng)及其因果性/穩(wěn)定性判斷的充要條件。理解常系數(shù)線性差分方程及其用迭代法求解單位抽樣響應(yīng)。了解對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域抽樣，掌握奈奎斯特抽樣定理，了解抽樣的恢復(fù)過程。第三章 Z變換

掌握z變換及其收斂域，掌握因果序列的概念及判斷方法，會(huì)運(yùn)用任意方法求z反變換，理解z變換的主要性質(zhì)，理解z變換與Laplace/Fourier變換的關(guān)系，掌握序列的Fourier變換并理解其對(duì)稱性質(zhì)，掌握離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)，系統(tǒng)函數(shù)與差分方程的互求，因果/穩(wěn)定系統(tǒng)的收斂域。第四章

離散傅里葉變換

理解傅里葉變換的幾種形式，了解周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)及性質(zhì)，掌握周期卷積過程，理解離散傅里葉變換及性質(zhì)，掌握?qǐng)A周移位、共軛對(duì)稱性，掌握?qǐng)A周卷積、線性卷積及兩者之間的關(guān)系，了解頻域抽樣理論，理解頻譜分析過程，了解序列的抽取與插值過程。第五章

快速傅里葉變換

理解按時(shí)間抽選的基-2FFT算法的算法原理、運(yùn)算流圖、所需計(jì)算量和算法特點(diǎn)，理解按頻率抽選的基-2FFT算法的算法原理、運(yùn)算流圖、所需計(jì)算量和算法特點(diǎn)，理解IFFT算法，了解混合基、分裂基和基-4FFT算法，了解CZT算法，理解線性卷積的FFT算法及分段卷積方法。

第六章

數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)

理解數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法，掌握IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)，掌握FIR濾波器的直接型、級(jí)聯(lián)型、線性相位結(jié)構(gòu)，理解頻率抽樣型結(jié)構(gòu)，了解數(shù)字濾波器的格型結(jié)構(gòu)。第七章 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

理解數(shù)字濾波器的基本概念，了解最小相位延時(shí)系統(tǒng)，理解全通系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握沖激響應(yīng)不變法，掌握雙線性變換法，掌握Butterworth、Chebyshev低通濾波器的特點(diǎn)，了解利用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程，了解利用頻帶變換法設(shè)計(jì)各種類型數(shù)字濾波器的方法。

第八章

FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

掌握線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)，掌握窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，理解頻率抽樣設(shè)計(jì)法，了解設(shè)計(jì)FIR濾波器的最優(yōu)化方法，理解IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較。第九章

數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)

掌握在通用微機(jī)上，用軟件實(shí)現(xiàn)，掌握用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，了解專用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP。教學(xué)方式和考核方式、授課、考試 8 指定教材與參考書目

（1）胡廣書，數(shù)字信號(hào)處理——理論、算法與實(shí)現(xiàn)（第二版），清華大學(xué)出版社，2003年8月

（2）程佩青，數(shù)字信號(hào)處理教程，清華大學(xué)出版社（3）俞卞章，數(shù)字信號(hào)處理（第2版），西北工業(yè)大學(xué)出版社

（4）V.奧本海姆，R.W.謝弗著，黃建國(guó)等譯，離散時(shí)間信號(hào)處理，科學(xué)出版社