《數(shù)字信號(hào)處理》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

顧相平編

淮陰工學(xué)院

計(jì)算機(jī)工程學(xué)院通信工程系

2013.10

一、課程設(shè)計(jì)目的

《數(shù)字信號(hào)處理》課程是一門理論和技術(shù)發(fā)展特別快速、應(yīng)用特別廣泛的前沿性學(xué)科，它的理

論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，普遍感到數(shù)字信號(hào)處理的概念抽象，對(duì)其中的分

析方法與基本理論不能很好地理解與駕馭。因此，如何幫助學(xué)生理解與駕馭課程中的基本概念、基

本原理、基本分析方法以及綜合應(yīng)用所學(xué)學(xué)問(wèn)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力，是本課程教學(xué)中所要解決的關(guān)

鍵問(wèn)題。

為了鞏固所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理理論學(xué)問(wèn)，使學(xué)生對(duì)信號(hào)的采集、處理、傳輸、顯示和存儲(chǔ)等有

一個(gè)系統(tǒng)的駕馭和理解，支配了該課程的課程設(shè)計(jì)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下實(shí)力的培

育：

I、獨(dú)立工作實(shí)力和創(chuàng)建力；

2、綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的實(shí)力；

3、杳閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的實(shí)力；

4、編寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的實(shí)力。

二、一般設(shè)計(jì)要求

1、獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

2、依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)寫出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程所進(jìn)行的有關(guān)步驟作出說(shuō)明，并對(duì)完成的設(shè)計(jì)作

出評(píng)價(jià)，總結(jié)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中的閱歷教訓(xùn)，收獲和今后探討方向。

3、編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)必需按統(tǒng)一格式打印，裝訂成冊(cè)，字?jǐn)?shù)一般不少于三千字。

三、設(shè)計(jì)課題

題目一語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(一)課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

1、語(yǔ)音信號(hào)的采集

利用Windows下的錄音機(jī)，錄制一段自己的話音，時(shí)間在1s內(nèi)，然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用

函數(shù)wavrcad對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。

2、語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析

在Matlab中，，可以利用函數(shù)FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性，要求學(xué)生

首先畫(huà)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。

3、設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫(huà)出其頻率響應(yīng)給出各濾波器的性能指標(biāo)；

給定濾波器的性能指標(biāo)如下：

(1)低通濾波器的性能指標(biāo)：fh=1000Hz,fc=12(X)Hz,4=1(X)dB,=1dB.

⑵高通濾波器的性能指標(biāo)：=4800Hz,力,=5000Hz,As=l()0dB,Ay,=ldB.

⑶帶通濾波器的性能指標(biāo)：力尸1200Hz,fh2=30(X)Hz,fc]=1000Hz,fe2=3200Hz,=1OOdB,

=ldBo采納窗函數(shù)法和雙線性變換法設(shè)計(jì)上面要求的3種濾波器，并畫(huà)出濾波器的頻率響應(yīng)；

4、用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波

然后用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜，并對(duì)

濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變更；

5、回放語(yǔ)音信號(hào)，分析濾波前后的語(yǔ)音變更：

6、設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面

為了使編制的程序操住便利，設(shè)計(jì)處理系統(tǒng)的用戶界面，在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波

器的類型，輸入濾波器的參數(shù)、顯示濾波器的頻率響應(yīng)，選擇信號(hào)等。

(二)課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求

I、探討語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)；

2、探討語(yǔ)音分析與識(shí)別、處理的基本理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)；

3、寫出各步驟的MATLAB的程序代碼；

4、分析采集的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜；分析濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形與頻譜；

5、濾波器的設(shè)計(jì)可采納圖形化設(shè)計(jì)工具FDATool和圖形化信號(hào)處理設(shè)計(jì)工具SPToolo

題目二基于MATLAB的雙音多頻撥號(hào)系統(tǒng)的仿真

(一)基本原理

1、引言

雙音多頻(DualToneMultiFrequency,DTMF)信號(hào)是音頻電話中的撥號(hào)信號(hào)，由美國(guó)AT&T

貝爾公司試驗(yàn)室研制，并用于電話網(wǎng)絡(luò)中。這種信號(hào)制式具有很高的撥號(hào)速度，且簡(jiǎn)潔自動(dòng)監(jiān)測(cè)識(shí)

別，很快就代替了原有的用脈沖計(jì)數(shù)方式的撥號(hào)制式。這種雙音多頻信號(hào)制式不僅用在電話網(wǎng)絡(luò)中，

還可以用于傳輸十進(jìn)制數(shù)據(jù)的其它通信系統(tǒng)中，用于電子郵件和銀行系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)中用戶可以

用電話發(fā)送DTMF信號(hào)選擇語(yǔ)音菜單進(jìn)行操作。

DTMF信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)典型的小型信號(hào)處理系統(tǒng)，它要用數(shù)字方法產(chǎn)生模擬信號(hào)并進(jìn)行傳輸，其

中還用到了D/A變換器；在接收端用A/D變換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理與識(shí)別。

為了系統(tǒng)的檢測(cè)速度并降低成本，還開(kāi)發(fā)一種特別的DFT算法，稱為戈澤爾(Goemel)算法，這種算

法既可以用硬件(專用芯片)實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。下面首先介紹雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生方法和

檢測(cè)方法，包括戈澤爾算法，最終進(jìn)行模擬試驗(yàn)。下面先介紹電話中的DTMF信號(hào)的組成。

在電話中，數(shù)字0~9的中每一個(gè)都用兩個(gè)不同的單音頻傳輸，所用的8個(gè)頻率分成高頻帶和低

頻帶兩組，低頻帶有四個(gè)頻率：679Hz,770Hz,852Hz和941Hz；高頻帶也有四個(gè)頻率：1209Hz,

1336Hz,1477Hz和1633Hz.。每一個(gè)數(shù)字均由高、低頻帶中各一個(gè)頻率構(gòu)成，例如1用697Hz和1209Hz

兩個(gè)頻率，信號(hào)用$方(2//)+5詛2班。表示，其中/=679”z,&=1209法。這樣8個(gè)頻率

形成16種不同的雙頻信號(hào)。詳細(xì)號(hào)碼以及符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率如表1所示。表中最終一列在電話中短暫

未用。

表1雙頻撥號(hào)的頻率安排

1209Hz1336Hz1477Hz633Hz

697Hz123A

770Hz456B

852Hz789C

942Hz*0#D

DTMF信號(hào)在電話中有兩種作用，一個(gè)是用撥號(hào)信號(hào)去限制交換機(jī)接通被叫的用戶電話機(jī)，另

一個(gè)作用是限制電話機(jī)的各種動(dòng)作，如播放留言、語(yǔ)音信箱等。

2、電話中的雙音多頻(DTMF)信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)

(1)雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生

假設(shè)時(shí)間連續(xù)的DTMF信號(hào)用x(，)=sin(2福。+sin(2Wy)表示，式中力和％是依據(jù)表1選

擇的兩個(gè)頻率，/代表低頻帶中的一個(gè)頻率，人代表高頻帶中的一個(gè)頻率。明顯采納數(shù)字方法產(chǎn)生

DTMF信號(hào)，便利而且體積小。下面介紹采納數(shù)字方法產(chǎn)生DTMF信號(hào)。規(guī)定用8KHz對(duì)DTMF信

號(hào)進(jìn)行采樣，采樣后得到時(shí)域離散信號(hào)為

x(n)=sin(2如/8000)4-sin(2和―/8000)

形成上面序列的方法有兩種，即計(jì)算法和查表法。用計(jì)算法求正弦波的序列值簡(jiǎn)潔，但實(shí)際中要

占用一些計(jì)算時(shí)間，影響運(yùn)行速度。查表法是預(yù)先將正弦波的各序列值計(jì)算出來(lái)，寄存在存儲(chǔ)器中，

運(yùn)行時(shí)只要按依次和肯定的速度取出便可。這種方法要占用肯定的存儲(chǔ)空間，但是速度快。

因?yàn)椴蓸宇l率是8000Hz,因此要求每125ms輸出一個(gè)樣本，得到的序列再送到D/A變換器和

平滑濾波器，輸出便是連續(xù)時(shí)間的DTMF信號(hào)。DTMF信號(hào)通過(guò)電話線路送到交換機(jī)。

(2)雙音多頻信號(hào)的檢測(cè)

在接收端，要對(duì)收到的雙音多頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)兩個(gè)正弦波的頻率是多少，以推斷所時(shí)應(yīng)

的十進(jìn)制數(shù)字或者符號(hào)。明顯這里仍舊要用數(shù)字方法進(jìn)行檢測(cè)，因此要將收到的時(shí)間連續(xù)DTMF信

號(hào)經(jīng)過(guò)A/D變換，變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法有兩種，一種是用一組濾波器提取所關(guān)切的

頻率，依據(jù)有輸出信號(hào)的2個(gè)濾波器推斷相應(yīng)的數(shù)字或符號(hào)。另一種是用DFT(FFT)對(duì)雙音多頻

信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，由信號(hào)的幅度譜，推斷信號(hào)的兩個(gè)頻率，最終確定相應(yīng)的數(shù)字或符號(hào)。當(dāng)檢測(cè)

的音頻數(shù)目較少時(shí)，用源波器組實(shí)現(xiàn)更合適。FFT是DFT的快速算法，但當(dāng)DFT的變換區(qū)間較小

時(shí)，F(xiàn)FT快速算法的效果弁不明顯，而且還要占用許多內(nèi)存，因此不如干脆用DFT合適。卜面介紹

Goertzel算法，這種算法的實(shí)質(zhì)是干脆計(jì)算DFT的一種線性濾波方法。這里略去Goerlzel算法的介

紹(請(qǐng)參考文獻(xiàn)[19]),可以干脆調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中戈澤爾算法的函數(shù)Goertzel,計(jì)算

N點(diǎn)DFT的幾個(gè)感愛(ài)好的頻點(diǎn)的值。

3、檢測(cè)DTMF信號(hào)的DFT參數(shù)選擇

用DFT檢測(cè)模擬DTMF信號(hào)所含有的兩個(gè)音頻頻率，是一個(gè)用DFT對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的

問(wèn)題。依據(jù)第三章用DFT對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行譜分析的理論，確定三個(gè)參數(shù)：(1)采樣頻率入，(2)

DFT的變換點(diǎn)數(shù)N,(3)須要對(duì)信號(hào)的視察時(shí)間的長(zhǎng)度這三個(gè)參數(shù)不能隨意選取，要依據(jù)對(duì)信

號(hào)頻譜分析的要求進(jìn)行確定。這里對(duì)信號(hào)頻譜分析也有三個(gè)要求：(1)頻率辨別率，(2)譜分析

的頻譜范圍，(3)檢測(cè)頻率的精確性。

(1)頻譜分析的辨別率。

視察要檢測(cè)的8個(gè)頻率，相鄰間隔最小的是第一和其次個(gè)頻率，間隔是73%，要求DFT最少

能夠辨別相隔73Hz的兩個(gè)頻率，即要求Fm.n=73Hz。DFT的辨別率和對(duì)信號(hào)的視察時(shí)間7；有關(guān),

7；,min=1/F=1/73=13.7^o考慮到牢靠性，留有富有量，要求按鍵的時(shí)間大于40ms。

(2)頻譜分析的頻率范圍

要檢測(cè)的信號(hào)頻率范圍是697?1633Hz,但考慮到存在語(yǔ)音干擾，除了檢測(cè)這8個(gè)頻率外，還

要檢測(cè)它們的二次倍頻的幅度大小，波形正常且干擾小的正弦波的二次倍頻是很小的，假如發(fā)覺(jué)二

次諧波很大，則不能確定這是DTMF信號(hào)。這樣頻譜分析的頻率范圍為697?3266Hz。依據(jù)采樣定

理，最高頻率不能超過(guò)折置頻率，即0.5冗23622/,由此要求最小的采樣頻率應(yīng)為7.24KHZ。因

為數(shù)字電話總系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定F,=8KHz,因此對(duì)頻譜分析范圍的要求是肯定滿意的。依據(jù)

Gmin=13.7〃好，F(xiàn),=8KHz,算出對(duì)信號(hào)最少的采樣點(diǎn)數(shù)為N*=7；min,氏a11°。

(3)檢測(cè)頻率的精確性

這是一個(gè)用DFT檢測(cè)正弦波頻率是否精確的問(wèn)題。序列的N點(diǎn)DFT是對(duì)序列頻譜函數(shù)在。?24

區(qū)間的N點(diǎn)等間隔采樣，假如是一個(gè)周期序列，截取周期序列的整數(shù)倍周期，進(jìn)行DFT,共采樣點(diǎn)

剛好在周期信號(hào)的頻率上，DFT的幅度最大處就是信號(hào)的精確頻率。分析這些DTMF信號(hào)，不行能

經(jīng)過(guò)采樣得到周期序列，因此存在檢測(cè)頻率的精確性問(wèn)題。

DFT的頻率采樣點(diǎn)頻率為軟=2成/N(仁0,I,2,N-1),相應(yīng)的模擬域采樣點(diǎn)頻率為

/,=Fsk/N("0,1,2,…，7V-1),希望選擇一個(gè)合適的M運(yùn)用該公式算出的人能接近要檢

測(cè)的頻率，或者用8個(gè)頻秀中的任一個(gè)頻率/;‘代入公式￡=￡Z/N中時(shí)，得到的k值最接近

整數(shù)值，這樣雖然用幅度最大點(diǎn)檢測(cè)的頻率有誤差，但可以精確推斷所對(duì)應(yīng)的DTMF頻率，即可以

精確推斷所對(duì)應(yīng)的數(shù)字或符號(hào)。經(jīng)過(guò)分析探討認(rèn)為N=205是最好的。依據(jù)F,=8KHz,N=205,算

出8個(gè)頻率及其二次諧波對(duì)應(yīng)k值，和k取整數(shù)時(shí)的頻率誤差見(jiàn)表2。

表28個(gè)基頻及其二次諧波對(duì)應(yīng)的K值以及K取整數(shù)時(shí)的頻率誤差

8個(gè)基頻/最近的整DFT的二次諧波對(duì)應(yīng)的最近的

肯定誤差肯定誤差

Hz數(shù)k值k值Hzk值整數(shù)k值

69717.861180.139139435.024350.024

77()19.5312()0.269154(i38.692390.308

85221.833220.167170442.813430.187

94124.113240.113188247.285470.285

120930.981310.019241860.752610.248

133634.235340.235267267.134670.134

147737.848380.152295474.219740.219

163341.846420.154326682.058820.058

通過(guò)以上分析，確定F=8KHz,N=205,T>40//w?

4、DTMF信號(hào)的產(chǎn)生與識(shí)別仿真試驗(yàn)

下面先介紹MATLAB工具箱函數(shù)goertzel,然后介紹DTMF信號(hào)的產(chǎn)生與識(shí)別仿真試驗(yàn)程序。

Goerztel函數(shù)的調(diào)用格式額為

Xgk=gocrtzcl(xn,K)

xn是被變換的時(shí)域序列，用于DTMF信號(hào)檢測(cè)時(shí)，xn就是DTMF信號(hào)的205個(gè)采樣值。

K是要求計(jì)算的DFT[xn]的頻點(diǎn)序號(hào)向量，用N表示xn的長(zhǎng)度，則要求1WKWN。由表10.2.2可知,

假如只計(jì)算DTMF信號(hào)8個(gè)基頻時(shí)，

K=[18.20,22,24,31,34,38,42],

假如同時(shí)計(jì)算8個(gè)基頻及其二次諧波時(shí)，

K=[18,20,22,24,31,34,35,38,39,42,43,47,61,67,74,82]。

Xgk是變換結(jié)果向量,其中存放的是由K指定的頻率點(diǎn)的DFT[x(n)]的值。設(shè)X(k)=DFT[x(n)],則

Xgk@)=X(K(i)),i=1,2,…,length(K)。

DTMF信號(hào)的產(chǎn)生與識(shí)別仿真試驗(yàn)在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行，編寫仿真程序，運(yùn)行程序，送入6

位電話號(hào)碼，程序自動(dòng)產(chǎn)生每一位號(hào)碼數(shù)字相應(yīng)的DTMF信號(hào)，并送出雙頻聲音，再用DFT進(jìn)行譜

分析，顯示每一位號(hào)碼數(shù)字的DTMF信號(hào)的DFT幅度譜，安照幅度譜的最大值確定對(duì)應(yīng)的頻率，再

安照頻率確定每一位對(duì)應(yīng)的號(hào)碼數(shù)字，最終輸出6位電話號(hào)碼，程序名為exp6。

程序分四段：第一段：2—7行)設(shè)置參數(shù)，并讀入6位電話號(hào)碼；其次段(9—20行)依據(jù)鍵

入的6位電話號(hào)碼產(chǎn)生時(shí)域離散DTMF信號(hào)，并連續(xù)發(fā)出6位號(hào)碼對(duì)應(yīng)的雙音頻聲音;第三段(22—25

行)對(duì)時(shí)域離散DTMF信號(hào)進(jìn)行頻率檢測(cè)，畫(huà)出幅度譜；第四段(26—33行)依據(jù)幅度譜的兩個(gè)峰

值，分別查找并確定輸入6位電話號(hào)碼。依據(jù)程序中的注釋很簡(jiǎn)潔分析編程思想和處理算法。程序

清單如下：

exp6.ni

%DTMF雙頻撥號(hào)信號(hào)的三成和檢測(cè)程序

%clearall：cic；

tm=[l,2,3,65；4,5,6,66；7,8,9,67：42,0,35,68]；%DTMF信號(hào)代表的16個(gè)數(shù)

N=205；K=[18,20,22,24,31,34,38,42J；

fl=[697,770,852,9411；%行頻率向量

f2=[1209,1336,1477,1633]；%列頻率向量

TN=input('鍵入6位電話號(hào)碼二)；%輸入6位數(shù)字

TNr=0：%接收端電話號(hào)碼初值為零

for1-1:6；

d=fix(TN/10A(6-l))；

TN=TN-d*10A(6-l)；

fbrp=l:4；

forq=l:4；

iftm(p,q)==abs(d)；break,end%檢測(cè)碼相符的列號(hào)q

end

iftm(p,q)==abs(d)；break,end%檢測(cè)碼相符的行號(hào)p

end

n=0:1023：%為了發(fā)聲，加長(zhǎng)序列

x=sin(2*pi*n*fl(p)/8000)+sin(2*pi*n*f2(q)/8000)；%構(gòu)成雙頻信號(hào)

sound(x,8000)；%發(fā)出聲音

pause(0.1)

%接收檢測(cè)端的程序

X=goertzel(x(1:205),K+1)；%用Goerlzel算法計(jì)算八點(diǎn)DFT樣本

val=abs(X)；%列出八點(diǎn)DFT向量

subplot。，2,1)；

stem(K,val,grid；xlabd('k')；ylabeKX(k)l)%畫(huà)出DFT(k)幅度

axis([10500120])

limit=80：%

fors=5:8；

ifval(s)>limit,break,end%查找列號(hào)

end

forr=1:4；

ifval(r)>limit,break,end%查找行號(hào)

end

TNr=TNr+tm(r,s-4)*10A(6-l)；

end

dispC接收端檢測(cè)到的號(hào)碼為：)%顯示接收到的字符

disp(TNr)

運(yùn)行程序,依據(jù)提示鍵入6位電話號(hào)碼123456.問(wèn)車后可以聽(tīng)見(jiàn)6位電話號(hào)碼對(duì)應(yīng)的DTMF信

號(hào)的聲音，并輸出相應(yīng)的6幅頻譜圖如圖10.10.1所示，左上角的第一個(gè)圖在k=18和k=31兩點(diǎn)出現(xiàn)

峰值，所以對(duì)應(yīng)第一位號(hào)碼數(shù)字10最終顯示檢測(cè)到的電話號(hào)碼123456,

100'------q_1001

x50x50

,???■??

°1D°1

0203(34050203J4050

kk

100100..........?..........

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001■A

10203134050102031D4050

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x50x50

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°11D°11A?

02030405020304050

kk

圖16位電話號(hào)碼123456的DTMF信號(hào)在8個(gè)近似基頻點(diǎn)的DFT幅度

（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容

隨意送入8位電話號(hào)碼，打印出相應(yīng)的幅度譜。視察程序運(yùn)行結(jié)果，比照表I和表2,推斷程

序譜分析的正確性。

（三）課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求

I、探討雙音多頻撥號(hào)（DTMF）系統(tǒng)，探討電話中雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)原理；

2、分析程序exp8.m,畫(huà)出仿真程序流程圖。

3、打印6位和8位電話號(hào)碼DTMF信號(hào)的幅度譜。

4、說(shuō)明DTMF信號(hào)的參數(shù)：采樣頻率、DFT的變換點(diǎn)數(shù)以及觀測(cè)時(shí)間的確定原則。

題目三：數(shù)字調(diào)音臺(tái)

（一）課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

1、請(qǐng)任選一首你寵愛(ài)的歌曲（最好歌曲可以通過(guò)菜單選擇），采納已經(jīng)學(xué)過(guò)的信號(hào)處理學(xué)問(wèn)，設(shè)計(jì)

高通、帶通、低通、帶阻幾種濾波器，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)濾波，視察信號(hào)的變更；

2、實(shí)時(shí)顯示處理前的信號(hào)偵譜和處理后的信號(hào)頻譜；

3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面：為了使編制的程序操作便利，設(shè)計(jì)處理系統(tǒng)的用戶界面，在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上

可以選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)、顯示濾波器的頻率響應(yīng)等；

4、通過(guò)揚(yáng)聲器播放處理過(guò)的信號(hào)，聽(tīng)信號(hào)有什么變更。

（二）課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求

1、探討語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)；

2、探討語(yǔ)音分析與識(shí)別、處理的基本理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)；

3、寫出各步驟的MATLAB的程序代碼；

4、分析信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜；分析濾波前后信號(hào)的波形與頻譜；

5、說(shuō)明為什么電話中唱歌，不好聽(tīng)？

6、濾波器的設(shè)計(jì)可采納圖形化設(shè)計(jì)工具FDATool和圖形化信號(hào)處理設(shè)計(jì)工具SPTooL

題目四：音樂(lè)信號(hào)的處理與分析

（一）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

1、音樂(lè)信號(hào)的音譜和頻譜視察

運(yùn)用windows下的錄音機(jī)錄制一段音樂(lè)信號(hào)或采納其它軟件截取一段音樂(lè)信號(hào)（要求：時(shí)間不

超過(guò)5s、文件格式為wav文件）

（1）運(yùn)用wavread語(yǔ)句讀取音樂(lè)信號(hào)，獲得抽樣率：（留意：讀取的信號(hào)是雙聲道信號(hào)，即為雙列向

量,須要分列處理）；

（2）輸出音樂(lè)信號(hào)的波形和頻譜，視察現(xiàn)象；

(3)運(yùn)用sound語(yǔ)句播放音樂(lè)信號(hào)，留意不同抽樣率下的音調(diào)變更，說(shuō)明現(xiàn)象。

2、音樂(lè)信號(hào)的抽取(減抽樣)

(1)視察音樂(lè)信號(hào)頻率上限，選擇適當(dāng)?shù)某槿￠g隔對(duì)信號(hào)進(jìn)行減抽樣(給出兩種抽取間隔，代表混置

與非混疊)

(2)輸出減抽樣音樂(lè)信號(hào)的波形和頻譜，視察現(xiàn)象，給出理論說(shuō)明；

(3)播放減抽樣音樂(lè)信號(hào)，留意抽樣率的變更，比較不同抽取間隔下的聲音，說(shuō)明現(xiàn)象。

3、音樂(lè)信號(hào)的AM調(diào)制

(1)視察音樂(lè)信號(hào)頻率上限，選擇適當(dāng)調(diào)制頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(給出高、低兩種調(diào)制頻率)；

(2)輸出調(diào)制信號(hào)的波形和頻譜，視察現(xiàn)象，給出理論說(shuō)明；

(3)播放調(diào)制音樂(lè)信號(hào)，留意不同調(diào)制頻率下的聲音，說(shuō)明現(xiàn)象。

4、AM調(diào)制音樂(lè)信號(hào)的同步解調(diào)

(1)設(shè)計(jì)巴特沃斯HR濾波器完成同步解調(diào)：視察濾波器頻率響應(yīng)曲線；

(2)用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器完成同步解調(diào)，視察濾波器頻率響應(yīng)曲線；(要求：分別運(yùn)用矩形

窗和布萊克曼窗，進(jìn)行比較)；

(3)輸出解調(diào)信號(hào)的波形和頻譜，視察現(xiàn)象，給出理論說(shuō)明；

(4)播放解調(diào)音樂(lè)信號(hào)，比較不同濾波器卜的聲音，說(shuō)明現(xiàn)象。

5、設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面

為了使編制的程序操作便利，設(shè)計(jì)處理系統(tǒng)的用戶界面，在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上可以顯示音樂(lè)

信號(hào)、抽樣音樂(lè)信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、解調(diào)信號(hào)的波形、頻譜，選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)、

顯示濾波器的頻率響應(yīng)等。

(二)課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求

1、探討音樂(lè)信號(hào)的特點(diǎn)：

2、探討語(yǔ)音分析與識(shí)別、處理的基本理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)；

3、寫出各步驟的MATLAB的程序代碼；

4、分析信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜；分析游波前后信號(hào)的波形與頻譜；

5、濾波器的設(shè)計(jì)可采納圖形化設(shè)計(jì)工具FDATool和圖形化信號(hào)處理設(shè)計(jì)工具SPToo