应用matlab对语音信号进行频谱分析及滤波

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1、数字信号处理课程设计报告书应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波25/25题目：应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波一、课程设计内容录制一段个人自己的语音信号，画出此语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，设计IIR和FIR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。二、课程设计目的1、进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；2、增强应用Matlab语言编写数字信号处理的应用程

2、序及分析、解决实际问题的能力。三、设计内容及步骤1、语音信号的采集利用matlab的内置函数，设计一个录音器，录制一段自己的话音，时间在1s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread提取录制的语音信号，记住采样频率和采样点数。说明：由于录音程序录制后用wavwrite和wavrecord时一直出现错误，无法运行，在这里用[filename,filepath]=uigetfile('.wav','Openwavfile');[y,fs,nbits]=wavread([filepath,filename]);格式打开本地一个已录制好的wav文件进行分析。2、语音

3、信号的频谱分析首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。3、设计数字滤波器和画出其频率响应用窗函数法和双线性变换法设计下面要求的3种滤波器。(1)低通滤波器性能指标通带截止频率＝1000Hz，阻带截止频率＝1200Hz，通带最大衰减＝1dB，阻带最小衰减=100dB。(2)高通滤波器性能指标通带截止频率＝5000Hz，阻带截止频率＝3000通带衰减1dB，阻带衰减100dB。(3)带通滤波器性能指标，通带范围是（1200Hz，3000Hz），在此两频率处衰减不大于1dB，在1000Hz和3200Hz频率处衰减

4、不小于100dB。在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，可以利用函数butte，cheby1和ellip设计IIR滤波器；利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。25/254、用滤波器对信号进行滤波用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在Matlab中，FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波，IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波。5、比较滤波前后语音信号的波形及频谱在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。6、回放语音信号在Matlab中，函数sound可以对声音进行回放。其调用格式：sound(x，fs，bi

5、ts)；可以感觉滤波前后的声音有变化。7、设计系统界面本系统界面主要采用if…else语句和menu菜单函数进行设计，如下图：四、结果分析1、原始语音信号采样后的时域波形及FFT变换后频谱25/252、FIR滤波器及原始信号通过FIR后的时域波形频谱变化(1)FIR低通滤波器25/25FIR低通滤波器频率响应图：25/25分析：由图可以看出，该滤波器过滤掉了高频部分。(2)FIR高通滤波器FIR高通滤波器频率响应图：25/25分析：由图可以看出，该滤波器将低频成分滤掉。25/25(3)FIR带通滤波器FIR带通滤波器频率响应图：25/25分析：由上图看出该滤波器将低频和高

6、频成分滤掉，剩下通带里的频率。3、IIR滤波器及原始信号通过FIR后的时域波形频谱变化(1)IIR低通滤波器25/25分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb=1000Hz，由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB=0.00005时fc=1200Hz，基本符合要求。分析：由图可以看出，该滤波器过滤掉了高频部分。25/25（2）IIR高通滤波器分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb=5000Hz，由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB=0.00005时fc=4800Hz，基本符合要求。25/25分析：由图可以看出，该滤波器将低

7、频成分滤掉。（2）IIR带通滤波器IIR带通滤波器频率响应图：25/25分析：题目要求,最大衰减AP=1dB=0.89时fb1=1200Hz，fb2=3000Hz由图可看出，基本符合，而最小衰减为As=100dB=0.00005时fc1=1000Hz，fc2=3200Hz基本符合。25/25分析：上图很明显看出该滤波器将低频和高频成分滤掉了，只剩下通带里的频率。五、心得体会第一次做有关于Matlab的课程设计，虽然在以前也有类似的课题，但感觉上我对数字信号这门课程掌握的远远不够。首先是Matlab的知识不扎实，其次是滤波器的设