1、數(shù)字信號處理課程設計課題名稱：基于matlab的語音信號濾波處理專 業(yè)： 電子信息工程 班 級：B13073011 學 號：132207100113 姓 名： 宋定國 指導教師： 任先平 目錄一、設計內(nèi)容及設計指標11.設計內(nèi)容11.1首先錄制好一段自己的語音。11.2用Matlab分別設計好3種類型的濾波器（指標自己確定）：低通型、高通型、帶通型。11.3用Matlab將語音信號進行采樣，并分別將其通過所設計的3種濾波器。11.4用Matlab自帶的語音返回函數(shù)收聽濾波后的語音信號，分析并比較其與原語音信號的差異12.設計指標12.1低通濾波器設計指標：截止頻率4000，阻帶衰減20dB，過

2、渡帶寬0.112.2高通濾波器設計指標：截止頻率4000，阻帶衰減40dB,過渡帶寬0.112.3帶通濾波器設計指標：下截止頻率4000，上截止頻率8000，阻帶衰減20dB,過渡帶寬度0.11二、設計原理1三、設計過程21.實驗程序源代碼21.1低通濾波器21.2高通濾波器21.3帶通濾波器31.4語音的信號回放（分別執(zhí)行）42.調(diào)試結果描述4四、整理總結91.遇到的問題92.結果分析10五、體驗與收獲11摘要：語音信號處理是研究用數(shù)字信號處理技術和語音學知識對語音信號進行處理的新興學科，是目前發(fā)展最為迅速的學科之一，通過語音傳遞信息是人類最重要，最有效，最常用和最方便的交換信息手段，所以對

3、其的研究更顯得尤為重要。Matlab語言是一種數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的計算機應用軟件，它可以將聲音文件變換成離散的數(shù)據(jù)文件，然后用起強大的矩陣運算能力處理數(shù)據(jù)。這為我們的本次設計提供了強大并良好的環(huán)境！本設計要求自己錄制一段自己的語音后，在MATLAB軟件中采集語音信號、回放語音信號并畫出語音信號的時域波形和頻譜圖。再在Matlab中分別設計不同形式的FIR數(shù)字濾波器。之后對采集的語音信號經(jīng)過不同的濾波器（低通、高通、帶通）后，觀察不同的波形，并進行時域和頻譜的分析。對比處理前后的時域圖和頻譜圖，分析各種濾波器對于語音信號的影響。最后分別收聽進行濾波后的語音信號效果，做到了解在怎么樣的情況

4、下該用怎么樣的濾波器。一、 設計內(nèi)容及設計指標1.設計內(nèi)容1.1首先錄制好一段自己的語音。 1.2用Matlab分別設計好3種類型的濾波器（指標自己確定）：低通型、高通型、帶通型。 1.3用Matlab將語音信號進行采樣，并分別將其通過所設計的3種濾波器。1.4用Matlab自帶的語音返回函數(shù)收聽濾波后的語音信號，分析并比較其與原語音信號的差異2.設計指標2.1低通濾波器設計指標：截止頻率4000，阻帶衰減20dB，過渡帶寬0.12.2高通濾波器設計指標：截止頻率4000，阻帶衰減40dB,過渡帶寬0.12.3帶通濾波器設計指標：下截止頻率4000，上截止頻率8000，阻帶衰減20dB,過渡帶

5、寬度0.1二、 設計原理語音信號時一種非平穩(wěn)的時變信號，它帶著各種信息。在語音編碼、語音合成、語音識別和語音增強等語音處理中無一例外需要提取語音中含的各種信息。語音信號分析的目的就在于方便有效的提取并表示語音信號所攜帶的信息。語音信號處理可以分為時域和變換域等處理方法，其中時域分析是最簡單的方法，直接對語音信號的時域波形進行分析，崎嶇的特征參數(shù)主要有語音的短時能量，短時平均過零率，短時自相關函數(shù)等。三、 設計過程1.實驗程序源代碼1.1低通濾波器x1,fs,bits=wavread(C:Users安陽光Desktop數(shù)字實驗);%sound(x1,fs,bits);figure(1);plot

6、(x1);%做原始語音信號的時域圖形 title(原始語音信號); xlabel(時間 t);ylabel(音量 n);figure(2);y1=fft(x1);%做length(x1)點的FFTy1=fftshift(y1);%平移，是頻率中心為0 derta_fs = fs/length(x1);%設置頻譜的間隔，分辨率 plot(-fs/2:derta_fs: fs/2-derta_fs,abs(y1);%畫出原始語音信號的頻譜圖 title(原始語音信號的頻譜); grid on;1.2高通濾波器fc1=4000;N1=2*pi*0.9/(0.1*pi)wc1=2*pi*fc1/fs;

7、 if rem(N1,2)=0 N1=N1+1; end Window= boxcar (N1+1); %長度為N1的矩形窗Window b1=fir1(N1,wc1/pi,Window); figure(3); freqz(b1,1,512); title(低通濾波器的頻率響應); x1_low = filter(b1,1,x1);%對信號進行低通濾波 figure(4); plot(x1_low); title(信號經(jīng)過低通濾波器(時域); figure(5); plot(-fs/2:derta_fs:fs/2-derta_fs,abs(fftshift(fft(x1_low); titl

8、e(信號經(jīng)過低通濾波器（頻域）);1.3帶通濾波器f1=4000;f2=8000; %帶通濾波器的通帶范圍 w1=2*pi*f1/fs; w3=w1+0.1*pi; w2=2*pi*f2/fs; w4=w2-0.1*pi; w=(w1+w3)/2,(w2+w4)/2; B=0.1*pi; N3=ceil(2*0.9*pi/B); N3=N3+mod(N3,2); Window=boxcar(N3+1); b3=fir1(N3,w/pi,stop,Window);%帶通濾波器 figure(9); freqz(b3,1,512);%數(shù)字濾波器頻率響應 title(帶通濾波器的頻率響應); x1_

9、daitong = filter(b3,1,x1);%對信號進行帶通濾波 figure(10); plot(x1_daitong); title(信號經(jīng)過帶通濾波器(時域); figure(11); plot(-fs/2:derta_fs:fs/2-derta_fs,abs(fftshift(fft(x1_daitong); title(信號經(jīng)過帶通濾波器（頻域）);1.4語音的信號回放（分別執(zhí)行）sound(x1,fs,bits);%原始信號 sound(x1_low,fs,bits);%經(jīng)過低通濾 sound(x1_high,fs,bits); %經(jīng)過高通濾波 sound(x1_daito

10、ng,fs,bits);%經(jīng)過帶通濾波2.調(diào)試結果描述原始語音信號的時域圖像:原始語音信號頻譜：低通濾波器的頻率響應：信號經(jīng)過低通濾波后的時域波形：信號經(jīng)過高通濾波后的頻域波形：高通濾波器的頻率響應：信號經(jīng)過高通濾波后的時域波形：信號經(jīng)過高通濾波后的頻域波形：帶通濾波器的頻率響應：信號經(jīng)過帶通濾波后的時域波形：信號經(jīng)過帶通濾波后的頻域波形：四、 整理總結1. 遇到的問題在高通與帶通濾波器的設計時老是報錯，但同樣的用法在低通濾波器中就可以實現(xiàn) b2=fir1(N2,wc2/pi,high,Window);?Errorusing=fir1 Thewindowlengthmustbethesamea

11、sthefilterlength.其要求在fir函數(shù)中所選用的窗長要和濾波器長度一致。但在參考書上指出，濾波器階數(shù)必須為窗長加1。經(jīng)上網(wǎng)查詢后，原來高通、帶阻濾波器的階數(shù)應該控制為奇數(shù)，因為如果階數(shù)為偶數(shù)，則在點必有一零點，這對于高通帶阻來說是不允許的，故取階數(shù)為奇數(shù)，而你FIR1濾波器階數(shù)為M+1階，所以你的M必須為偶數(shù)，所以可以將程序中去窗長算法由原程序的: N2=2*pi*0.9/(0.1*pi);ifrem(N2,2)=0N2=N2+1;End 和: N3=2*pi*0.9/(0.1*pi);ifrem(N3,2)=0N3=N3+1; End 改為了： N2=N2+mod(N2,2); 和: B=0.1*pi;（B為過渡帶寬）N3=ceil(2*0.9*pi/B);N3=N3+mod(N3,2);2. 結果分析經(jīng)過回放三個不同