數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)---語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析

1、<p>　　目 錄</p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的1</p><p>　　2.課程設(shè)計(jì)的要求1</p><p>　　（1）熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性1</p><p>　?。?）掌握序列快速傅里葉變換FFT方法1</p><p>　?。?）學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLA

2、B的程序設(shè)計(jì)方法1</p><p>　　（4）利用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析1</p><p>　?。?）掌握MATLAB設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器的方法1</p><p>　　3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容1</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)步驟1</b></p><p>　?。?

3、）語(yǔ)音信號(hào)的獲取1</p><p>　?。?）語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析3</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器并畫出頻率響應(yīng)4</p><p>　　（4）對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波8</p><p>　?。?）被污染語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析13</p><p>　　（6）回放語(yǔ)音信號(hào)13</p>&

4、lt;p><b>　　5.調(diào)試分析13</b></p><p>　　5.1等間隔采樣程序的編寫13</p><p>　　5.2 .m文件的命名14</p><p>　　5.3標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用15</p><p>　　5.4濾波器參數(shù)的使用15</p><p>　　6.結(jié)果分析與體會(huì)

5、16</p><p><b>　　6.1總結(jié)16</b></p><p><b>　　6.2不足17</b></p><p><b>　　6.3思考17</b></p><p><b>　　6.4結(jié)束語(yǔ)17</b></p><p

6、><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　附錄：19</b></p><p><b>　　語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析</b></p><p><b>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)

7、進(jìn)行頻譜分析和濾波器設(shè)計(jì)，通過(guò)理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用MATLAB作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。</p><p><b>　　2.課程設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　（1）熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。</p><p>　?。?）掌握序列快速傅里葉變換FFT方法。</p><p>　　

8、（3）學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　（4）利用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。</p><p>　?。?）掌握MATLAB設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器的方法。</p><p>　　3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</p><p>　　錄制一段自己的語(yǔ)音信號(hào)，取不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；對(duì)所有數(shù)

9、據(jù)進(jìn)行插值和抽取處理，改變抽樣率再對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器，并對(duì)被抽樣后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，分析濾波后信號(hào)的時(shí)域和頻域特征，回放語(yǔ)音信號(hào)。</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　?。?）語(yǔ)音信號(hào)的獲取</p><p>　　用Windows下錄音機(jī)錄制自己的聲音，發(fā)音為漢語(yǔ)韻母"a&

10、quot;，保存在D盤命名為5.wav。通過(guò)使用wavread函數(shù)讀取語(yǔ)音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句如下：</p><p>　　[x,fs,bits]=wavread('d:\5.wav');</p><p>　　為了得到原始信號(hào)的波形和頻譜，可運(yùn)行如下語(yǔ)句：</p><p>　　xx=fft(x);</p><p>　　subplot(

11、2,1,1);plot(x);title('原始信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);plot(abs(xx)); title('原始信號(hào)頻譜');</p><p>　　運(yùn)行后得到的波形、頻譜圖如下：</p><p>　　原始的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)wavread函數(shù)的處理，由連續(xù)信號(hào)變成離散信號(hào)，抽樣率如圖中fs所

12、示為22050 Hz/s，為了使抽樣率滿足8000 Hz/s的要求，需要用到resample函數(shù)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句如下：</p><p>　　y=resample(x,8000,22050);</p><p>　　經(jīng)過(guò)重采樣，原信號(hào)的抽樣率變成8000Hz/s。由于采樣頻率的改變，在模擬信號(hào)中選取的點(diǎn)數(shù)也有所不同,采樣頻率由22050 Hz/s變成8000 Hz/s，采樣點(diǎn)數(shù)也相應(yīng)地由58520變

13、成21232（如下圖所示）。</p><p>　　為了得到重采樣后的波形和頻譜，可運(yùn)行如下語(yǔ)句：</p><p>　　yy=fft(y);</p><p>　　subplot(2,1,1);plot(y);title('重采樣信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(2,1,2);plot(abs(yy)); tit

14、le('重采樣信號(hào)頻譜');</p><p>　　運(yùn)行后得到的波形、頻譜圖如下：</p><p>　　（2）語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析</p><p>　　等間隔取8000個(gè)數(shù)據(jù)，首先畫出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，然后對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。在MATLAB中，可以利用函數(shù)fft對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性(幅度和相位譜)。</p>&

15、lt;p>　　等間隔取16000個(gè)數(shù)據(jù)，畫出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，然后對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。</p><p>　　運(yùn)用“四舍五入”法對(duì)y信號(hào)進(jìn)行等間隔抽取，編寫程序如下：</p><p>　　[m,n]=size(y);</p><p>　　z1=zeros(1,8000);</p><p><b>　　k1=1;</b

16、></p><p>　　for i=1:m/8000:m</p><p>　　i=round(i);</p><p>　　z1(k1)=y(i);</p><p><b>　　k1=k1+1;</b></p><p><b>　　end</b></p>&

17、lt;p>　　z2=zeros(1,16000);</p><p><b>　　k2=1;</b></p><p>　　for i=1:m/16000:m</p><p>　　i=round(i);</p><p>　　z2(k2)=y(i);</p><p><b>　　k2=k

18、2+1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　分別運(yùn)行如下程序，輸出各自對(duì)應(yīng)波形、頻譜圖</p><p>　　y1=fft(z1);</p><p>　　subplot(3,2,3);plot(z1);title('等間隔采樣8000點(diǎn)的波形');</

19、p><p>　　subplot(3,2,4);plot(abs(y1));title('等間隔采樣8000點(diǎn)的頻譜');</p><p>　　y2=fft(z2);</p><p>　　subplot(3,2,5);plot(z2);title('等間隔采樣16000點(diǎn)的波形');</p><p>　　subplo

20、t(3,2,6);plot(abs(y2));title('等間隔采樣16000點(diǎn)的頻譜');</p><p>　　（3）設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器并畫出頻率響應(yīng)</p><p>　　根據(jù)有關(guān)的頻譜特征，設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器。在MATLAB中，可以利用函數(shù)fir1設(shè)計(jì)FIR濾波器，利用函數(shù)butte、cheby1和ellip設(shè)計(jì)IIR濾波器；最后，利用MATLAB

21、中的函數(shù)freqz畫出各濾波器的頻率響應(yīng)。</p><p>　　依題目要求，根據(jù)等間隔采樣后頻譜特征，分別設(shè)計(jì)出FIR低通濾波器、FIR高通濾波器、FIR帶通濾波器、雙線性濾波器等。</p><p>　　☆ FIR低通濾波器</p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，編寫程序如下：</p><p><b>　　fp=100

22、0;</b></p><p><b>　　fc=1200;</b></p><p><b>　　as=100;</b></p><p><b>　　ap=1;</b></p><p><b>　　fs=22000;</b></p>

23、<p>　　wp=2*fp/fs;</p><p>　　wc=2*fc/fs;</p><p>　　N=ceil((as-7.95)/(14.36*(wc-wp)/2))+1;</p><p>　　beta=0.1102*(as-8.7);</p><p>　　window=Kaiser(N+1,beta);</p>

24、<p>　　b=fir1(N,wc,window);</p><p>　　freqz(b,1,512,fs);</p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的低通濾波器的幅度譜、相位譜</p><p>　　☆ FIR高通濾波器</p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR高通濾波器，編寫程序如下：</p><p><

25、;b>　　fs=22000;</b></p><p>　　Wp=2*5000/fs;</p><p>　　Ws=2*4800/fs;</p><p><b>　　Ap=1;</b></p><p><b>　　As=100;</b></p><p>　　N=

26、ceil(8*pi/(Wp-Ws))+1;</p><p>　　N=N+mod(N+1,2)+1;</p><p>　　Wc=(Wp+Ws)/2/pi;</p><p>　　b=fir1(N,Wc,'high');</p><p>　　omega=linspace(0,pi,512);</p><p>

27、　　freqz(b,1,omega);</p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的高通濾波器的幅度譜、相位譜</p><p><b>　　FIR帶通濾波器</b></p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR帶通濾波器，編寫程序如下：</p><p><b>　　fs=22000;</b></p>

28、<p>　　Wp1=2*1200/fs;</p><p>　　Wp2=2*3000/fs;</p><p>　　Wc1=2*1000/fs;</p><p>　　Wc2=2*3200/fs;</p><p><b>　　Ap=1;</b></p><p><b>　　As=

29、100;</b></p><p>　　W1=(Wp1+Wc1)/2;</p><p>　　W2=(Wp2+Wc2)/2;</p><p>　　wdth=min((Wp1-Wc1),(Wc2-Wp2));</p><p>　　N=ceil(11*pi/wdth)+1;</p><p>　　b = fir1(N

30、,[W1 W2]);</p><p>　　freqz(b,1,512,fs);</p><p>　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的帶通濾波器的幅度譜、相位譜</p><p><b>　　☆ 雙線性濾波器</b></p><p>　　雙線性濾波器的程序編寫如下：</p><p><b>　　fp=100

31、0; </b></p><p><b>　　fc=1200;</b></p><p><b>　　As=100; </b></p><p><b>　　Ap=1; </b></p><p><b>　　fs=22050;</b></p&g

32、t;<p>　　wc=2*fc/fs;</p><p>　　wp=2*fp/fs;</p><p>　　[n,wn]=ellipord(wp,wc,Ap,As);</p><p>　　[b,a]=ellip(n,Ap,As,wn);</p><p>　　freqz(b,a,512,fs);</p><p>

33、;　　用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的帶通濾波器的幅度譜、相位譜</p><p>　?。?）對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波</p><p>　　針對(duì)電話信道（最高3500Hz），對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和抽取處理，把抽樣率轉(zhuǎn)變?yōu)?000Hz/s，并進(jìn)行頻譜分析，得到幅度和相位譜。(此處必須把所有的數(shù)據(jù)參加FFT后進(jìn)行低通濾波?？捎茫?）中的設(shè)計(jì)FIR或IIR濾波器進(jìn)行時(shí)域?yàn)V波。在MATLAB中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfil

34、t對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。)</p><p>　　☆ FIR低通濾波器</p><p>　　通過(guò)之前設(shè)計(jì)的FIR低通濾波器對(duì)z1、z2進(jìn)行濾波并顯示結(jié)果</p><p>　　i1=fftfilt(b,z1);</p><p>　　i2=fft(i1);</p><p>　　i3=

35、fftfilt(b,z2);</p><p>　　i4=fft(i3);</p><p>　　subplot(221); plot(i1); </p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(222); plot(abs(i2)); </p>

36、<p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　　subplot(223); plot(i3); </p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(224); plot(abs(i4));</

37、p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p><b>　　FIR高通濾波器</b></p><p>　　通過(guò)之前設(shè)計(jì)的FIR高通濾波器對(duì)z1、z2進(jìn)行濾波并顯示結(jié)果</p><p>　　i1=fftfilt(b,z1);</p><p&

38、gt;　　i2=fft(i1);</p><p>　　i3=fftfilt(b,z2);</p><p>　　i4=fft(i3);</p><p>　　subplot(221); plot(i1);</p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>

39、　　subplot(222); plot(abs(i2)); </p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　　subplot(223); plot(i3); </p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><

40、;p>　　subplot(224); plot(abs(i4));</p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p><b>　　FIR帶通濾波器</b></p><p>　　通過(guò)之前設(shè)計(jì)的FIR高通濾波器對(duì)z1、z2進(jìn)行濾波并顯示結(jié)果</p><p

41、>　　i1=fftfilt(b,z1);</p><p>　　i2=fft(i1);</p><p>　　i3=fftfilt(b,z2);</p><p>　　i4=fft(i3);</p><p>　　subplot(221); plot(i1); </p><p>　　title('等間隔采用800

42、0點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(222); plot(abs(i2));</p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　　subplot(223); plot(i3); </p><p>　　title('等間隔采

43、用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(224); plot(abs(i4)); </p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p><b>　　☆ 雙線性濾波器</b></p><p>　　通過(guò)之前設(shè)

44、計(jì)的雙線性濾波器對(duì)z1、z2進(jìn)行濾波并顯示結(jié)果</p><p>　　i1=fftfilt(b,z1);</p><p>　　i2=fft(i1);</p><p>　　i3=fftfilt(b,z2);</p><p>　　i4=fft(i3);</p><p>　　subplot(221); plot(i1); &l

45、t;/p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(222); plot(abs(i2));</p><p>　　title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　　subplot(223); plot(i3)

46、; </p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(224); plot(abs(i4)); </p><p>　　title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　?。?）被污染語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析

47、</p><p>　　把（4）處理后的所有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存為聲音文件，與原始聲音進(jìn)行比較。</p><p><b>　?。?）回放語(yǔ)音信號(hào)</b></p><p>　　在MATLAB中，函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式為：sound(x,fs,bits)</p><p>　　可以感覺(jué)濾波前后的聲音有變化。</p

48、><p>　　根據(jù)以上各個(gè)濾波器的濾波結(jié)果，用sound函數(shù)可以聽(tīng)到聲音，對(duì)比發(fā)現(xiàn)低通濾波器和帶通濾波器的效果比較好。</p><p><b>　　5.調(diào)試分析</b></p><p>　　5.1等間隔采樣程序的編寫</p><p>　　為了等間隔采樣8000個(gè)數(shù)據(jù)，運(yùn)行如下程序， [x,fs,bits]=wavread(&

49、#39;d:\5.wav');</p><p>　　y=resample(x,8000,22050);</p><p>　　[m,n]=size(y);</p><p>　　a1=1:m/8000:m;b1=1:m/16000:m;</p><p>　　a1=round(a1);b1=round(b1);</p><

50、;p>　　a2=zeros(1,8000);b2=zeros(1,16000);</p><p>　　for i=1:8000</p><p>　　a2(i)=y(i);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　y1=fft(a2);</p><p>　　subplo

51、t(2,2,1);plot(a2);</p><p>　　subplot(2,2,2);plot(abs(y1));</p><p><b>　　得到下圖：</b></p><p>　　與原信號(hào)對(duì)比發(fā)現(xiàn)等間隔采樣8000點(diǎn)的波形全部集中在6000—8000之間，丟失了許多有用的信號(hào)，經(jīng)過(guò)不斷研究發(fā)現(xiàn)上述運(yùn)行語(yǔ)句編寫有誤，通過(guò)不斷地推敲修正，將程

52、序改為：</p><p>　　[m,n]=size(y);</p><p>　　z1=zeros(1,8000);</p><p><b>　　k1=1;</b></p><p>　　for i=1:m/8000:m</p><p>　　i=round(i);</p><p&g

53、t;　　z1(k1)=y(i);</p><p><b>　　k1=k1+1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　修改程序后即可得到正確的波形圖：</p><p>　　5.2 .m文件的命名</p><p>　　把編寫好的程序存為M文件（

54、如下圖所示），直接將該文件拉入到MATLAB軟件運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤（如下圖所示）</p><p>　　經(jīng)過(guò)查找資料明白了matlab的.m文件保存的命名規(guī)則：</p><p>　　1.文件名命名要用英文字符，第一個(gè)字符不能是數(shù)字</p><p>　　2.文件名不要取為matlab的一個(gè)固有函數(shù),m文件名的命名盡量不要是簡(jiǎn)單的英文單詞，最好是由大小寫英文/數(shù)字/下

55、劃線等組成。原因是簡(jiǎn)單的單詞命名容易與matlab內(nèi)部函數(shù)名同名，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一些莫名其妙的錯(cuò)誤。</p><p>　　3.文件存儲(chǔ)路徑一定為英文</p><p>　　4.m文件起名不能為兩個(gè)單詞，如three phase，應(yīng)該寫成three_phase或者ThreePhase</p><p>　　對(duì)比自己M文件文件名可知是命名出現(xiàn)了錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)修改即可直接將M文件拉入

56、MATLAB軟件運(yùn)行。</p><p>　　5.3標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用</p><p>　　在MATLAB軟件中在中文輸入法下如果輸入標(biāo)點(diǎn)符號(hào)就會(huì)顯示如下錯(cuò)誤：</p><p>　　切換成英文輸入法則可修正此錯(cuò)誤。</p><p>　　5.4濾波器參數(shù)的使用</p><p>　　在使用IIR濾波器時(shí)，參數(shù)調(diào)整錯(cuò)誤造成波形錯(cuò)誤

57、顯示如下：</p><p><b>　　6.結(jié)果分析與體會(huì)</b></p><p>　　6.1總結(jié) </p><p>　　☆對(duì)采樣頻率、采樣位數(shù)的認(rèn)識(shí)</p><p>　　經(jīng)過(guò)不斷地使用wavread、resample等函數(shù)，讓我更深刻理解了采樣位數(shù)與采樣頻率的區(qū)別： </p><p&g

58、t;　　采樣位數(shù)（MATLAB中的bits）可以理解為聲卡處理聲音的解析度。這個(gè)數(shù)值越大，解析度就越高，錄制和回放的聲音就越真實(shí)。</p><p>　　采樣頻率（MATLAB中的fs）是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對(duì)聲音信號(hào)的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實(shí)越自然。</p><p><b>　　☆等間隔采樣的方法</b></p><p>　　等

59、間隔取8000，16000個(gè)數(shù)據(jù)有許多方法，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)自己處理的語(yǔ)音信號(hào)的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分析判斷采用那種方法更適合。設(shè)待處理信號(hào)的點(diǎn)數(shù)為N， ①若N比8000/16000的K（K為正整數(shù)）倍略多，則可從待處理信號(hào)的第一點(diǎn)開(kāi)始采樣，每隔K個(gè)點(diǎn)采樣一次，共采樣8000/16000個(gè)點(diǎn)，剩下的個(gè)別點(diǎn)數(shù)舍去；②若N比8000/16000的K（K為正整數(shù)）倍略少，則可先在待處理信號(hào)的末尾補(bǔ)零，使信號(hào)的點(diǎn)數(shù)為8000/16000的K倍，然后從第一

60、點(diǎn)開(kāi)始采樣，同樣每隔K個(gè)點(diǎn)采樣一次共采樣8000/16000個(gè)點(diǎn)；</p><p>　?、廴鬘比8000/16000的K（K為正整數(shù)）倍多很多，比8000/16000的K+1（K為正整數(shù)）倍少很多，如果用①②兩種方法勢(shì)必丟失很多有用信號(hào)，這時(shí)可以用“四舍五入”法實(shí)現(xiàn)，從第一點(diǎn)開(kāi)始采樣，以（N/8000）的絕對(duì)值作為采樣間隔，到第N點(diǎn)剛好是第8000個(gè)點(diǎn)，等間隔采樣16000個(gè)點(diǎn)同理。因?yàn)殡x散信號(hào)不存在小數(shù)的n，所

61、以當(dāng)N/8000為小數(shù)時(shí)必須取絕對(duì)值，才能找到相對(duì)應(yīng)的值。</p><p>　　☆等間隔取樣8000點(diǎn)和等間隔取樣16000點(diǎn)之間的不同：</p><p>　　對(duì)于y信號(hào)等間隔采樣8000點(diǎn)和等間隔取樣16000點(diǎn)直接造成了采樣頻率的不同，采樣點(diǎn)數(shù)的多少也從一定程度上影響了音頻信號(hào)的質(zhì)量，用sound函數(shù)試聽(tīng)兩種不同采樣點(diǎn)數(shù)所形成的聲音信號(hào)，對(duì)比可知：等間隔采樣8000點(diǎn)信號(hào)的聲音質(zhì)量比等

62、間隔采樣16000點(diǎn)信號(hào)差，因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)數(shù)少使得原信號(hào)的許多有用信號(hào)丟失，造成了語(yǔ)音信號(hào)的不完整。</p><p><b>　　☆采樣頻率的選擇</b></p><p>　　采樣頻率是本次課程設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵的一個(gè)量，貫穿始終，從第一步到最后一步都十分依賴于采樣頻率的取值。對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)來(lái)說(shuō)采樣過(guò)程肯定會(huì)丟失一些數(shù)據(jù),采樣頻率不夠高還原后的信號(hào)就會(huì)失真，采樣的點(diǎn)少了,如果沒(méi)有

63、達(dá)到信號(hào)的最高頻率的兩倍,那就有頻譜混疊,恢復(fù)信號(hào)的時(shí)候和原信號(hào)就不一樣了，因此在處理過(guò)程中要選擇好采樣頻率.</p><p><b>　　☆對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)</b></p><p>　　MATLAB提供了許多常見(jiàn)的濾波器，其中有很多常用的窗函數(shù)，包括hanning、hamming、blackman、Kaiser等幾種，本次課程設(shè)計(jì)也是用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器，窗函數(shù)

64、法設(shè)計(jì)FIR濾波器一般分為3個(gè)步驟：第1步估計(jì)FIR濾波器階數(shù)M（或長(zhǎng)度N）。濾波器的階數(shù)是根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定的，可先設(shè)計(jì)濾波器,然后根據(jù)信號(hào)的頻譜調(diào)整程序中的技術(shù)指標(biāo)等參數(shù)。第2步確定所用的窗函數(shù)并計(jì)算出窗函數(shù)的值；第3步計(jì)算理想濾波器的單位脈沖響應(yīng)并用窗函數(shù)將其截?cái)嗉吹盟O(shè)計(jì)的FIR濾波器的h[k]。濾波器的設(shè)計(jì)需要不斷地調(diào)試，通過(guò)對(duì)比不同技術(shù)指標(biāo)濾波器處理下的聲音不斷地完善自己設(shè)計(jì)的濾波器。</p><p>

65、<b>　　6.2不足</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的采樣頻率過(guò)小,直接導(dǎo)致大量的語(yǔ)音信號(hào)有效數(shù)據(jù)丟失（直接用wavread函數(shù)將連續(xù)信號(hào)采樣后,采樣頻率足夠大,不過(guò)經(jīng)重采樣后采樣頻率就小了），對(duì)比原始聲音與經(jīng)過(guò)重采樣后的聲音即可發(fā)現(xiàn)二者已有了很大的差別，這對(duì)之后的步驟產(chǎn)生了很大的影響。</p><p><b>　　6.3思考</b>

66、</p><p>　　1．從那幾種數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線中可以觀察到雙線性變換法中Ω和ω之間的非線性關(guān)系？ </p><p>　　2．能否利用公式完成脈沖響應(yīng)不變法的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)？</p><p><b>　　6.4結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)、查資料懂得了不少

67、課本上學(xué)不到的知識(shí)，其中少不了同學(xué)之間的互相幫助，老師的細(xì)心點(diǎn)評(píng)，集中體現(xiàn)了團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，我們投入熱情、收獲經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，鞏固了以前C++的編程知識(shí)，強(qiáng)化了對(duì)數(shù)字信號(hào)處理、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信原理等課程原理的認(rèn)識(shí)與把握，課本知識(shí)得到了升華。</p><p>　　另外，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)了MATLAB軟件信號(hào)處理方便的部分功能，深刻體會(huì)到該軟件的強(qiáng)大，里面齊全的函數(shù)以及配套完整的help語(yǔ)句幫助我

68、們實(shí)現(xiàn)各種各樣的要求。利用MATLAB的強(qiáng)大運(yùn)算功能，基于MATLAB信號(hào)處理工具箱（Signal Processing Toolbox）的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)法可以快速有效的設(shè)計(jì)由軟件組成的常規(guī)數(shù)字濾波器，設(shè)計(jì)方便、快捷，極大的減輕了工作量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以對(duì)比濾波器特性，隨時(shí)更改參數(shù)，以達(dá)到濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)最重要的濾波環(huán)節(jié)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)給了我諸多感想，腦子里折射出許多

69、問(wèn)題。像我們這種專業(yè)的學(xué)生確實(shí)應(yīng)該多結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)，加強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力，多學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，多上網(wǎng)查詢資料，鞏固所學(xué)知識(shí)，課程設(shè)計(jì)中往往能引發(fā)我們的深思，發(fā)揮我們的想象力，促進(jìn)我們不斷進(jìn)步，給我們學(xué)習(xí)的動(dòng)力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]高西全，丁玉美 編著 數(shù)字信號(hào)處理.西安電子科技大學(xué)出版社，2008</p>

70、<p>　　[2]陳后金，胡健，薛健 編著 信號(hào)與系統(tǒng)，高等教育出版社，2007</p><p>　　[3]劉波，文忠，曾涯 編著 MATLAB信號(hào)處理，電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[4]萬(wàn)永革 編著，數(shù)字信號(hào)處理的MATLAB實(shí)現(xiàn)，科學(xué)出版社，2007</p><p>　　[5]李勇，徐震 編著 MATLAB輔助現(xiàn)代工程數(shù)字信號(hào)處理，

71、西安電子科技大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[6]張葛祥，李娜. 編著MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用 清華大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[7]李海淘，鄧櫻 編著MATLAB程序設(shè)計(jì)教程 高等教育出版社 ,2002</p><p>　　[8]董長(zhǎng)虹主編. 編著 MATLAB信號(hào)處理與應(yīng)用 國(guó)防工業(yè)出版社，2005</p><p&

72、gt;<b>　　附錄：</b></p><p>　　[x,fs,bits]=wavread('d:\5.wav');</p><p>　　y=resample(x,8000,22050);</p><p>　　[m,n]=size(y);</p><p>　　z1=zeros(1,8000);</

73、p><p><b>　　k1=1;</b></p><p>　　for i=1:m/8000:m</p><p>　　i=round(i);</p><p>　　z1(k1)=y(i);</p><p><b>　　k1=k1+1;</b></p><p>

74、;<b>　　end</b></p><p>　　z2=zeros(1,16000);</p><p><b>　　k2=1;</b></p><p>　　for i=1:m/16000:m</p><p>　　i=round(i);</p><p>　　z2(k2)=y(i

75、);</p><p><b>　　k2=k2+1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　subplot(3,2,1); plot(y); title('原始信號(hào)波形');</p><p>　　subplot(3,2,2); plot(abs(y))

76、; title('原始信號(hào)頻譜');</p><p>　　y1=fft(z1);</p><p>　　subplot(3,2,3);plot(z1);title('等間隔采樣8000點(diǎn)的波形');</p><p>　　subplot(3,2,4);plot(abs(y1));title('等間隔采樣8000點(diǎn)的頻譜')

77、;</p><p>　　y2=fft(z2);</p><p>　　subplot(3,2,5);plot(z2);title('等間隔采樣16000點(diǎn)的波形');</p><p>　　subplot(3,2,6);plot(abs(y2));title('等間隔采樣16000點(diǎn)的頻譜');</p><p>&

78、lt;b>　　fs=22000;</b></p><p>　　Wp=2*5000/fs;</p><p>　　Ws=2*4800/fs;</p><p><b>　　Ap=1;</b></p><p><b>　　As=100;</b></p><p>　　

79、N=ceil(8*pi/(Wp-Ws))+1;</p><p>　　N=N+mod(N+1,2)+1;</p><p>　　Wc=(Wp+Ws)/2/pi;</p><p>　　b=fir1(N,Wc,'high');</p><p>　　omega=linspace(0,pi,512);</p><p&g

80、t;　　freqz(b,1,omega);</p><p>　　i1=fftfilt(b,z1);</p><p>　　i2=fft(i1);</p><p>　　i3=fftfilt(b,z2);</p><p>　　i4=fft(i3);</p><p>　　subplot(221); plot(i1); titl

81、e('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');</p><p>　　subplot(222); plot(abs(i2)); title('等間隔采用8000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的頻譜');</p><p>　　subplot(223); plot(i3); title('等間隔采用16000點(diǎn)波形經(jīng)過(guò)濾波后信號(hào)的波形');<