第一篇：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告(打印版)

數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 08040

4班 崔宵語(yǔ)

一、試驗(yàn)題目：IIR

數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)(Ⅰ)

二、試驗(yàn)內(nèi)容：

設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字巴特沃斯低通濾波器，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下： Wp=0.2Π, RP=1dB Ws=0.3Π, As=15dB 采樣時(shí)間間隔T

?1S。

三、試驗(yàn)要求：

（1）用單位沖激響應(yīng)不變變換法進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）給出詳細(xì)的濾波器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。

（3）給出經(jīng)過(guò)運(yùn)行是正確的程序清單并加上詳細(xì)的注釋。

（4）畫(huà)出所設(shè)計(jì)濾波器的幅度特性和相位特性。

四．程序與試驗(yàn)說(shuō)明：

1．利用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器方法（1）根據(jù)所給出的數(shù)字濾波器性能指標(biāo)計(jì)算出相應(yīng)的模擬濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)。數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 08040

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（2）根據(jù)得出的濾波器性能指標(biāo)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(S)。

（3）根據(jù)得出的模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(S)，經(jīng)某種變換得到對(duì)該模擬濾波器相應(yīng)的數(shù)字仿真系統(tǒng)——數(shù)字濾波器。

將模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的實(shí)質(zhì)是，用一種從s平面到z平面的映射函數(shù)將Ha(s)轉(zhuǎn)換成H(z)。對(duì)這種映射函數(shù)的要求是：(1)因果穩(wěn)定的模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，仍是因果穩(wěn)定的。(2)數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)模仿模擬濾波器的頻響，s平面的虛軸映射z平面的單位圓，相應(yīng)的頻率之間成線性關(guān)系。脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法都滿足如上要求。

2．脈沖響應(yīng)不變法

用數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)序列h(n)模仿模擬濾波器的沖激響應(yīng)ha(t),讓h(n)正好等于ha(t)的采樣值，即h(n)=ha(nT)，其中T為采樣間隔。

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3．雙線性變換法

s平面與z平面之間滿足以下映射關(guān)系：

s?1?z1?z?1?1

s平面的虛軸單值地映射于z平面的單位圓上，s平面的左半平面完全映射到z平面的單位圓內(nèi)。雙線性變換不存在混疊問(wèn)題。

雙線性變換時(shí)一種非線性變換?這種非線?tg(?/2)，性引起的幅頻特性畸變可通過(guò)預(yù)畸而得到校正。

以低通數(shù)字濾波器為例，將設(shè)計(jì)步驟歸納如下：

（1）把數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換為模擬頻率：??s??sTp??pT。

（2）計(jì)算巴特沃斯模擬濾波器的截止頻率?c和階數(shù)N。

（3）設(shè)計(jì)巴特沃斯模擬低通濾波器，給出參數(shù)b和a（此處使用了MATLAB中的buttap(N)函數(shù)。

（4）把模擬濾波器用單位沖激響應(yīng)不變變換數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 080404

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法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器（此處使用了MATLAB中的residuez函數(shù)）。

（5）變直接形式為并聯(lián)形式，并給出結(jié)構(gòu)圖。（6）畫(huà)出幅度特性和相位特性。數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟如圖1所示

圖1 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 080404

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五、程序清單 %主程序 wp=0.2*pi;

ws=0.3*pi;Rp=1;%通帶波動(dòng);As=15;%阻帶衰減 T=1;%采樣周期 Omigrp=wp*T;Omigrs=ws*T;t1=[1,2*0.2588,0.2588^2+0.9659^2];b=1;a=conv(conv(t1,t1),t1);[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s')%計(jì)算巴特沃斯數(shù)字濾波器的階數(shù)N和截止頻率wc 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 08040

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[B,A]=butter(N,wc,'s')[z,p,k]=buttap(N)%模擬低通原型零、極點(diǎn)系數(shù)和增益因子

[bz,az]=impinvar(b,a)%用沖激響應(yīng)不變法將模擬濾波器轉(zhuǎn)化為數(shù)字濾波器,采樣頻率默認(rèn)1Hz

wz=[0:pi/512:pi];hz1=freqz(bz,az,wz);%巴特沃斯模擬低通濾波器頻率響應(yīng)

[C,B,A]=dir2par(b,a)%直接型轉(zhuǎn)換成并聯(lián)型

%繪圖

subplot(1,2,1);title('幅度響應(yīng)')xlabel('');ylabel('|H|');axis([0,1,0,1]);grid;subplot(1,2,2);plot(wz/pi,hz1/pi);title('相位響應(yīng)')

plot(wz/pi,abs(hz1)/hz1(1));數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 08040

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xlabel('');ylabel('單位:pi');axis([0,1,-1,2]);grid;

%直接型轉(zhuǎn)換成并聯(lián)型子程序 function [C,B,A]=dir2par(b,a);M=length(b);N=length(a);[r1,p1,C]=residuez(b,a);p=cplxpair(p1,10000000*eps);I=cplxcomp(p1,p);r=r1(I);K=floor(N/2);B=zeros(K,2);A=zeros(K,3);

if K*2==N;for i=1:2:(N-2)Brow=r(i:1:(i+1),:);Arow=p(i:1:(i+1),:);[Brow,Arow]=residuez(Brow,Arow,[]);數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 080404

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B(fix((i+1)/2),:)=real(Brow);A(fix((i+1)/2),:)=real(Arow);End [Brow,Arow]=residuez(r(N-1),p(N-1),[]);B(K,:)=[real(Brow)0];A(K,:)=[real(Arow)0];Else for i=1:2:(N-1)Brow=r(i:1:(i+1),:);Arow=p(i:1:(i+1),:);[Brow,Arow]=residuez(Brow,Arow,[]);B(fix((i+1)/2),:)=real(Brow);A(fix((i+1)/2),:)=real(Arow);End End

%比較兩個(gè)含同樣標(biāo)量元素但（可能）有不同下標(biāo)的復(fù)數(shù)對(duì)及其相應(yīng)留數(shù)向量子程序 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 080404

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function I=cplxcomp(p1,p2);I=[];for j=1:length(p2)for i=1:length(p1)if(abs(p1(i)-p2(j))<0.0001)I=[I,i];End End End

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果： Rp = 1 N = 6 wc = 0.7087 B = 0 0 0 0 0 0 0.1266 A = 1.0000 2.7380 3.7484 3.2533 0.6905 0.1266

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z = [] p =-0.2588 + 0.9659i-0.25880.7071i-0.9659 + 0.2588i-0.9659-0.2588i k = 1 bz =-0.0000

0.0060 0.0625 0.0021

az = 1.0000

-2.6340 2.4437-0.9355 0.2117 C = [] B = 0.4019 0.1523 0.3135-0.0693 0.2846 0.0829

0.1049 4.1006 0.1946-3.8164

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A = 1.0000 0.5176 0.9999 1.0000 0.5176 0.9999 1.0000 0.5176 0.9999

結(jié)構(gòu)圖

仿真波形

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仿真波形

七、參考文獻(xiàn)：

教 材：叢玉良 :《數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)

現(xiàn)》電子工業(yè)出版社 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 08040

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主要參考書(shū)：程佩青：《數(shù)字信號(hào)處理教程》清華大學(xué)出版社

周 輝：《數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)及其MATLAB

實(shí)現(xiàn)》 北京希望電子出版社

郭仁劍：《MATLAB7.X數(shù)字信號(hào)處理》人

民郵電出版社

八、心得體會(huì): 《數(shù)字信號(hào)處理》以信號(hào)與系統(tǒng)、工程數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，要求學(xué)生掌握時(shí)域離散信號(hào)和系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法以及FFT、數(shù)字濾波器、譜分析等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

《數(shù)字信號(hào)處理》是一門(mén)理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程，通過(guò)這一周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，使我掌握了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)。有一次鞏固復(fù)習(xí)了用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)數(shù)字信號(hào)處理的程序的內(nèi)容，通過(guò)上數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息專業(yè) 080404

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機(jī)實(shí)習(xí)加深了對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的理解.通過(guò)本次課設(shè)我實(shí)際操作了Matlab應(yīng)用軟件，加深了對(duì)數(shù)字信號(hào)科目的理解與應(yīng)用，對(duì)課堂中所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，理論與實(shí)際的結(jié)合使我更深刻的理解了理論，加深了對(duì)數(shù)字信號(hào)應(yīng)用技術(shù)的理解，為將來(lái)更好的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。感謝各位老師的耐心教導(dǎo)，我會(huì)在老師的幫助下，努力學(xué)習(xí)，更上一層樓。

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(guò)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(huà)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(huà)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(huà)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(guò)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(guò)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(wèn)題: 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是錄音開(kāi)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(méi)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(huà)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(huà)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(wèn)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(huà)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(huà)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(méi)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(kāi)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(guò)低通濾波器后，把高頻濾除，聲音變得比較低沉。當(dāng)通過(guò)高通濾波器后，把低頻濾除，聲音變得比較就尖銳。通過(guò)帶通濾波器后，聲音比較適中。

3.通過(guò)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(shuō)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(guò)低通濾波器后，噪聲沒(méi)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(guò)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(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，剛剛開(kāi)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(wèn)題沒(méi)有我想象中的那么簡(jiǎn)單，單純的搬程序是不能解決問(wèn)題的。通過(guò)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(xiě)的程序還是沒(méi)有能夠運(yùn)行，通過(guò)不斷地調(diào)試，運(yùn)行，最終得出了需要的結(jié)果。整個(gè)過(guò)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(mén) 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(qián)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(lèi)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(guò)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(lèi)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(shuō)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(guò)語(yǔ)音來(lái)傳遞信息是人類(lèi)最重要的、最有效、最常用的交換信息的形式。語(yǔ)言是人類(lèi)特有的功能，聲音是人類(lèi)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(guò)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(shuō)是從1940年前后Dudley的聲碼器和Potter等人的可見(jiàn)語(yǔ)音開(kāi)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(guò)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(tīng)覺(jué)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(tīng)者會(huì)發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源聲波慢一些，類(lèi)似人們面對(duì)山體高聲呼喊后可以在過(guò)一會(huì)兒聽(tīng)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(tīng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(tīng)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(méi)有激活。這時(shí)從耳機(jī)中能聽(tīng)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(tīng)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(tīng)聽(tīng)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(guò)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(guò)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(guò)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)

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[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(xiě)過(guò)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(kāi)拓了研究視野，修正了寫(xiě)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(guò)了太多的美好時(shí)光。我們始終是一個(gè)團(tuán)結(jié)、友愛(ài)、積極向上的集體。

第四篇：數(shù)字信號(hào)處理(DSP)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

中南大學(xué)

數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

專業(yè)班級(jí): 通信工程1201

指導(dǎo)老師：李宏

姓

名:

學(xué)

號(hào):

完成日期：2014年10月18日

前

言

現(xiàn)代信號(hào)處理是將信號(hào)表示并處理的理論和技術(shù),而數(shù)字信號(hào)處理與模擬信號(hào)處理是信號(hào)處理的子集。在本次課程設(shè)計(jì)中主要以數(shù)字信號(hào)處理來(lái)解決問(wèn)題。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或?yàn)V波，因此在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前需要將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字信號(hào)處理的算法需要利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、造價(jià)低、速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，這些都是模擬信號(hào)處理技術(shù)與設(shè)備所無(wú)法比擬的。數(shù)字信號(hào)處理的核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號(hào)在數(shù)字域和頻域都實(shí)現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計(jì)算機(jī)處理離散信號(hào)。而使數(shù)字信號(hào)處理從理論走向?qū)嵱玫氖强焖俑盗⑷~變換(FFT)，F(xiàn)FT的出現(xiàn)大大減少了DFT的運(yùn)算量，使實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理成為可能、極大促進(jìn)了該學(xué)科的發(fā)展。

MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶接口、連接其它編程語(yǔ)言的程序等。

一、課程設(shè)計(jì)目的：

1．全面復(fù)習(xí)課程所學(xué)理論知識(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，將理論與實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)。

2.掌握信號(hào)分析與處理的基本方法與實(shí)現(xiàn)

3．提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力； 4．熟練使用一種高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。

二、課程設(shè)計(jì)題目：

（一）：

1）生成信號(hào)發(fā)生器：能產(chǎn)生頻率（或基頻）為10Hz的周期性正弦波、三角波和方波信號(hào)。繪出它們的時(shí)域波形

2）為避免頻譜混疊，試確定各信號(hào)的采樣頻率。說(shuō)明選擇理由。3）對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換，為了克服頻譜泄露現(xiàn)象，試確定截取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，即信號(hào)長(zhǎng)度。分析說(shuō)明選擇理由。4）繪出各信號(hào)頻域的幅頻特性和相頻特性

5）以正弦周期信號(hào)為例，觀察討論基本概念（頻譜混疊、頻譜泄漏、整周期截取等）。

（二）：

已知三個(gè)信號(hào)aip(n)，經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生信號(hào)s(n)??aip(n)cos(i?n/4)，其中ai為

i?1常數(shù)，p(n)為具有窄帶特性的Hanning信號(hào)。將此已調(diào)信號(hào)通過(guò)信道傳輸，描述該信道的差分方程為

y(n)?1.1172y(n?1)?0.9841y(n?2)?0.4022y(n?3)?0.2247y(n?4)?0.2247x(n)?0.4022x(n?1)?0.9841x(n?2)?1.1172x(n?3)?x(n?4)

得到接收信號(hào)y(n)?s(n)*h(n)

1）分析Hanning信號(hào)p(n)的時(shí)域與頻域特性 2）分析已調(diào)信號(hào)s(n)的時(shí)域與頻域特性 3）分析系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)4）分析接收信號(hào)y(n)的頻譜

5）設(shè)計(jì)帶通濾波器從接收信號(hào)y(n)中還原出三個(gè)已調(diào)信號(hào)。

3（三）：圖像信號(hào)相關(guān)處理

1）讀入一幅彩色圖像

2）將彩色圖像進(jìn)行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來(lái)

3）將彩色圖像灰度化，轉(zhuǎn)換為灰度圖像并顯示

4）對(duì)灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，顯示檢測(cè)出的邊緣。

三、調(diào)試及結(jié)果分析（截圖）：

（一）：

1）

頻率為10Hz的周期性正弦波：

頻率為10Hz的周期性三角波：

頻率為10Hz的周期性方波：

2）采樣頻率不能過(guò)低，必須fs>=2fm，即采樣頻率必須大于或等于最高截止頻率的二倍（對(duì)采樣頻率的要求，即采樣頻率要足夠大，采樣的值要足夠多，才能不失真的恢復(fù)原信號(hào)）。題目中信號(hào)頻率為10Hz，則采樣頻率應(yīng)該大于或等于20Hz，這樣的話采樣離散信號(hào)才能夠無(wú)失真的恢復(fù)到原來(lái)的連續(xù)信號(hào)。3）截取數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（即信號(hào)長(zhǎng)度）N=T*fs=2 4）

頻率為10Hz的周期性正弦波的幅頻特性和相頻特性：

頻率為10Hz的周期性三角波的幅頻特性和相頻特性：

頻率為10Hz的周期性方波的幅頻特性和相頻特性：

5）

頻譜混疊：一個(gè)信號(hào)的最高頻率比如是fmax,那它的頻譜就是在-fmax~fmax之間有值。對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域采樣(就是取離散的點(diǎn))，設(shè)采樣率為fs。有一個(gè)定理：對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域fs的采樣，信號(hào)的頻譜就會(huì)在頻域以fs為周期重復(fù)。那么如果fs>=2fmax,可想而知，頻域?qū)挾葹閒s的頻帶內(nèi)，是可以放得下一整個(gè)完整的頻譜的，所以不會(huì)混疊。如果fs<2fmax,頻域每間隔fs就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)頻譜，必定會(huì)有相鄰的頻譜疊在一起的情況，就是混疊。

頻譜泄露：對(duì)于頻率為fs的正弦序列，它的頻譜應(yīng)該只是在fs處有離散譜。但是，在利用DFT求它的頻譜做了截短，結(jié)果使信號(hào)的頻譜不只是在fs處有離散譜，而是在以fs為中心的頻帶范圍內(nèi)都有譜線出現(xiàn)，它們可以理解為是從fs頻率上“泄露”出去的，這種現(xiàn)象稱 為頻譜“泄露”。

整周泣截?。号c周期函數(shù)一樣，周期信號(hào)是每隔時(shí)間T以后，信號(hào)重復(fù)出現(xiàn)。T就稱為信號(hào)的周期。

N取100時(shí)：

N取200時(shí)：

（二）：

1）Hanning信號(hào)p(n)的時(shí)域與頻域特性：

2）已調(diào)信號(hào)s(n)的時(shí)域與頻域特性：

3）系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)h(n)：

4）接收信號(hào)y(n)的頻譜：

5）（設(shè)計(jì)帶通濾波器）從接收信號(hào)y(n)中還原出三個(gè)已調(diào)信號(hào)：

（三）：

1）讀入一幅彩色圖像：

2）將彩色圖像進(jìn)行三原色分解，分解出R、G、B分量，并用圖像顯示出來(lái)：

3）將彩色圖像灰度化，轉(zhuǎn)換為灰度圖像并顯示：

4）對(duì)灰度圖像用幾種典型的邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，顯示檢測(cè)出的邊緣：

四、源程序：

（一）： 1）：

周期性正弦波： fs=10;w=2*pi*fs;t=0:0.01:2;y=sin(w*t);plot(t,y);grid on;axis([0 2-2 2]);title('正弦信號(hào)');

周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;y=sawtooth(10*pi*t,0.5);plot(t,y);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號(hào)')

周期性方波： t=0:0.001:0.5;y=square(2*pi*10*t,50);plot(t,y);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號(hào)')

4）：

周期性正弦波： t=0:0.001:0.999;subplot(311)a=sin(20*pi*t);plot(t,a);grid on;title('sin20pi*t');xlabel('T');b=fft(a);subplot(312);stem(t*1000,abs(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([-10 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*1000,angle(b)/1000,'fill');xlabel('Hz');axis([0 100-0.004 0.004])grid on;title('相頻特性')

周期性三角波： t=-0.3:0.01:0.3;a=sawtooth(10*pi*t,0.5);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([-0.3 0.3-1.5 1.5]);title('三角波信號(hào)')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 0.5]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 25-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性')周期性方波： t=0:0.001:0.5;a=square(2*pi*10*t,50);subplot(311)plot(t,a);grid on;axis([0 0.5-1.5 1.5]);title('周期方波信號(hào)')b=fft(a);subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,'fill');axis([0 50 0 4]);grid on;title('幅頻特性')subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,'fill');axis([0 5-0.04 0.04]);grid on;title('相頻特性')

5）：

N=100（或：N=200）;T=1;

t=linspace(0,T,N);x=sin(2*pi*10*t);dt=t(2)-t(1);f=1/dt;X=fft(x);F=X(1:N/2+1);f=f*(0:N/2)/N;subplot(2,1,1)plot(t,x)

title('x=sin(2*pi*50*t)')xlabel('t')

ylabel('Amplitude')axis([0,1,-1,1]);subplot(2,1,2)plot(f,abs(F))xlabel('Frequency');ylabel('|X(e^{jw})|')

（二）： 1）： N=100;n=0:99;Rn=[ones(1,N-1)zeros(1, 101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn;subplot(211);stem(n,pn);title('漢寧信號(hào)');[H,w]=freqz(pn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H);magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB);2）：

N=100;n=0:99;

Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn;

sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));subplot(211);stem(n,sn);

title('已調(diào)信號(hào)');

[H,w]=freqz(sn,1,200);magH=abs(H);length(w);length(H);

magHdB=20*log10(magH);subplot(212);plot(w/pi,magHdB);

3）：

a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];n=1:49;

hn=impz(b,a,n);stem(n,hn,'k','f');ylabel('脈沖響應(yīng) ¨h(n)');xlabel('序號(hào)（n）');title('單位脈沖響應(yīng)');

4）：

a=[1-1.1172 0.9842-0.4022 0.2247];b=[0.2247-0.4022 0.9842-1.1172 1];k=0:0.1:100;p=0.5-0.5*cos(2*pi*k./74);s=p.*(cos(pi*k/4)+2*cos(pi*k/2)+3*cos(3*pi*k/4));y=filter(b,a,s);z1=fft(y,256);plot([-128:127],fftshift(abs(z1)));axis([-30 30 0 120]);grid on;

5）：

wp=200;ws=200;wp1=[0.2,0.3];ws1=[0.1,0.4];wp2=[0.4,0.6];ws2=[0.3,0.7];wp3=[0.7,0.8];ws3=[0.6,0.9];ap=1;as=20;N=100;n=0:99;

Rn=[ones(1,N-1)zeros(1,101-N)];pn=0.5*[1-cos((2*pi*n)/(N-1))].*Rn;

sn=2*pn.*(cos(pi*n/4)+4*pn.*cos(pi*n/2)+6*pn.*cos(3*pi*n/4));a=[1-1.1172 0.9841-0.4022 0.2277];b=[0.2277-0.4022 0.9841-1.1172 1];yn=filter(b,a,sn);

[n,wc]=cheb1ord(wp,ws,ap,as);[bz,az]=cheby1(n,ap,wc);subplot(311)bz1=bz;az1=az;x1=filter(bz1,az1,yn);plot(x1);subplot(312)bz2=bz;az2=az;x2=filter(bz2,az2,yn);plot(x2);subplot(313)bz3=bz;az3=az;x3=filter(bz3,az3,yn);plot(x3)

（三）：

1）：

clc;a=imread('F:星空.jpg');imshow(a),title('原彩色圖像');2）：

clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(3,2,1),imshow(a),title('原彩色圖像');

ar=a(:,:,1);ag=a(:,:,2);ab=a(:,:,3);subplot(3,2,4),imshow(ar),title('R');

subplot(3,2,5),imshow(ag),title('G');subplot(3,2,6),imshow(ab),title('B');3）：

clc;a=imread('F:星空.jpg');subplot(2,1,1),imshow(a),title('原彩色圖像');b=rgb2gray(a);subplot(2,1,2),imshow(b),title('灰度圖像');4）：

a=imread('F:星空.jpg');b=rgb2gray(a);b1=edge(b,'sobel');b2=edge(b,'prewitt');b3=edge(b,'roberts');b4=edge(b,'log');b5=edge(b,'canny');subplot(3,2,1);imshow(b);title('灰度圖像');subplot(3,2,2);imshow(b1);title('Sobel邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,3);imshow(b2);title('Prewitt邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,4);imshow(b1);title('Roberts邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,5);imshow(b1);title('LoG邊緣檢測(cè)');subplot(3,2,6);imshow(b1);title('Canny邊緣檢測(cè)');

五、總結(jié)與心得體會(huì)：

在課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，我獲益匪淺，不但進(jìn)一步掌握了數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)及MATLAB的基本操作，還詳細(xì)了解并掌握了信號(hào)的產(chǎn)生、采樣及頻譜分析的方法。我進(jìn)一步了解到凡事都需要耐心，細(xì)心仔細(xì)是成功的重要保證之一。雖然在做的過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，但是在研究生學(xué)姐、班級(jí)同學(xué)的幫助以及自己的努力下，問(wèn)題最終都得以解決。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我各方面的能力有了很大的提高，對(duì)我以后的工作、實(shí)踐都有很大的幫助。

在此次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我經(jīng)常把C語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)照搬到MATALAB設(shè)計(jì)中，從而導(dǎo)致調(diào)試失敗，所以下次用此類(lèi)語(yǔ)言做課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)事先學(xué)習(xí)下這類(lèi)語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，以免與其他語(yǔ)言相混淆。還有就是有些不定參數(shù)存在時(shí)，可先取定值，用于調(diào)試，這樣可以節(jié)約調(diào)試時(shí)間，從而提高效率。

本次課程設(shè)計(jì)不但讓我又學(xué)到了一些知識(shí)，而且也提高了我的綜合能力，使我在各個(gè)方面都得到了鍛煉。以后有這樣的機(jī)會(huì)一定會(huì)更加的很好利用，它不僅可以提高學(xué)習(xí)的針對(duì)性而且可以很好的鍛煉動(dòng)手能力以及自己的邏輯設(shè)計(jì)能力和處理問(wèn)題的能力，希望在以后的學(xué)習(xí)生活中會(huì)有更多的機(jī)會(huì)來(lái)加強(qiáng)這方面的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《數(shù)字信號(hào)處理(第二版)》.丁玉美等 西安電子科技大學(xué)出版社 [2] 《數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)現(xiàn)》，陳懷琛等譯，電子工業(yè)出版社；

[3] 《MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用》，陳懷琛等，電子工業(yè)出版社

第五篇：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(kāi)發(fā)工具）編程實(shí)現(xiàn)下述內(nèi)容并寫(xiě)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(xiě)程序計(jì)算出x(n)的N點(diǎn)DFT的 X(k),并畫(huà)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(xiě)程序計(jì)算x(n)的M點(diǎn)DFT, 畫(huà)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(xiě)程序計(jì)算出x(n)的16點(diǎn)DFTX(k),并畫(huà)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(huà)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(xiě)程序計(jì)算出M點(diǎn)采集數(shù)據(jù)x(n)的的頻譜并畫(huà)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(shuō)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(shuō)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(xiě)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(xiě)m程序文件，通過(guò)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(xiě)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(shuō)明設(shè)計(jì)目的，并分別闡述上述四類(lèi)濾波器的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)步驟，并給出所編寫(xiě)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(xiě)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(shuō)明設(shè)計(jì)目的，并分別闡述上述四類(lèi)濾波器的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)步驟，并給出所編寫(xiě)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(xiě)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(huà)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(huà)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(huà)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(huà)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(xiě)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(shuō)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(shuō)明；

4.結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)程，歸納得出結(jié)論，并分析設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題及解決思路和方法； 5.寫(xiě)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。