应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理.docx
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应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波数字信号处理
存档资料成绩:
华东交通大学理工学院
课程设计报告书
所属课程名称数字信号处理
题目应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波
分院 电信分院
专业班级电子信息工程*班
学 号**************
学生姓名邓群
指导教师****
2013年6月27日
序号
项目
等 级
优秀
良好
中等
及格
不及格
1
课程设计态度评价
2
出勤情况评价
3
任务难度评价
4
工作量饱满评价
5
任务难度评价
6
设计中创新性评价
7
论文书写规范化评价
8
综合应用能力评价
综合评定等级
课程设计(论文)评阅意见
评阅人** 职称讲师
2013年6月27日
一、目录
二、设计内容及要求
利用Windows下的录音机,录制了一段个人自己的语音。
在C盘保存为WAV格式,然后在Matlab软件平台下.利用函数wavread对语音信号进行采样,并记录下了采样频率和采样点数,在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。
然后画出语音信号的时域波形;然后对语音信号进行频谱分析,在Matlab中,我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性性。
紧接着着我们做了一个数字滤波器:
采样频率10Hz,通带截止频率fp=3Hz,阻带截止频率fs=4Hz通带衰减小于1dB,阻带衰减大于20dB,我们主要使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器。
程序最后我们还利用Matlab中的函数freqz画出了该滤波器的频率响应。
课设报告要求:
1、字体必须是四号字体,宋体字,行间距设为1.25;
2、报告书内容要涵盖课程设计题目、详细设计过程、频谱图的分析、心得体会和参考文献。
3、给出可运行的源程序代码。
三、设计方法与步骤
3.1语音信号的采集
我们利用Windows下的录音机,录制了一段开枪发出的声音,时间在1s内。
接着在C盘保存为WAV格式,然后在Matlab软件平台下.利用函数wavread对语音信号进行采样,并记录下了采样频率和采样点数,在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。
通过wavread函数和sound的使用,我们完成了本次课程设计的第一步。
其程序如下:
[x,fs,bite]=wavread('c:
\alsndmgr.wav',[100020000]);
sound(x,fs,bite);
3.2语音信号的频谱分析
首先我们画出语音信号的时域波形;然后对语音信号进行频谱分析,在Matlab中,我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性性。
到此,我们完成了课程实际的第二部。
其程序如下:
n=1024;
subplot(2,1,1);
y=plot(x(50:
n/4));
gridon;
title('时域信号')
X=fft(x,256);
subplot(2,1,2);
plot(abs(fft(X)));
gridon;
title('频域信号');
运行程序得到的图形:
3.3设计数字滤波器和画出其频谱响应
紧接着着我们做了一个数字滤波器:
采样频率10Hz,通带截止频率fp=3Hz,阻带截止频率fs=4Hz通带衰减小于1dB,阻带衰减大于20dB,我们主要使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器。
程序最后我们还利用Matlab中的函数freqz画出了该滤波器的频率响应。
其程序如下:
%采样频率10Hz,通带截止频率fp=3Hz,阻带截止频率fs=4Hz
%通带衰减小于1dB,阻带衰减大于20dB
%使用双线性变换法由模拟滤波器原型设计数字滤波器
T=0.1;FS=1/T;
fp=3;fs=4;
wp=fp/FS*2*pi;
ws=fs/FS*2*pi;
Rp=1;%通带衰减
As=20;%阻带衰减
%频率预畸
OmegaP=(2/T)*tan(wp/2);%PrewarpPrototypePassbandfreq
OmegaS=(2/T)*tan(ws/2);%PrewarpPrototypeStopbandfreq
%设计butterworth低通滤波器原型
N=ceil((log10((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(OmegaP/OmegaS)));
OmegaC=OmegaP/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N)));
[z,p,k]=buttap(N);%获取零极点参数
p=p*OmegaC;
k=k*OmegaC^N;
B=real(poly(z));
b0=k;
cs=k*B;
ds=real(poly(p));
%双线性变换
[b,a]=bilinear(cs,ds,FS);
%绘制结果
freqz(b,a,512,FS);
运行程序得到的图形:
3.4用滤波器对信号进行滤波
我们做的是IIR滤波器,所以我们利用函数filter对信号进行滤波。
其程序如下:
z=filter(b,a,x);
subplot(2,1,1);
plot(z);
title('滤波后信号波形');
Z=fft(z,256);
subplot(2,1,2);
plot(abs(Z));
title('滤波后信号频谱');
3.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱
运行2.4程序得到滤波后的语音信号的波形及频谱图如下:
四、课程设计心得
本次的数字信号处理综合实验的题目是应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波,首先通过网络和书籍查找有关本次综合实验的资料,编写相关程序,并通过Matlab软件运行得到相关波形频谱图。
实验中利用双线性变换法设计IIR数字滤波器,利用窗函数设计FIR数字滤波器,可以是低通、高通和带通滤波器的设计,此次试验中选用的是低通滤波器,而低通滤波器是基于Butterworth滤波器来设计的,通过设计的滤波器对语音信号进行滤波,再对得出的频谱图进行分析。
在实验中遇到一些困难,在设计数字滤波器的时候,通带频率和阻带频率的选取要满足低通的要求,以及通带允许的最大衰减和阻带应达到的最小衰减。
在这次的综合实验中,总的来说并不是很辛苦,实验将上课所学的理论知识运用到实践中。
通过这次应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波的综合实验,让我对Matlab的应用以及数字滤波器的设计有了更深层次的理解,每个程序中的语句表示什么意思也有了很清楚的了解。
在实践中增强了我的动手能力,以及增强了我的团队意识,并提高了我的综合能力,使自身得到了很大的锻炼。
最后要感谢老师的悉心指导和帮助,
五、参考文献
[1]胡广书.《数字信号处理》[M].北京:
清华大学出版社,2003
[2]程佩青.《数字信号处理教程》[M].北京:
清华大学出版社,2007.2
[3]余成波、陶红艳等.《数字信号处理及MATLAB实现(第二版)》[M].北京:
清华大学出版社,2007
[4]郭仕剑、王宝顺等.《MATLAB7.X数字信号处理》[M].北京:
人民邮电出版社,2006
[5]周辉.《数字信号处理基础及其MATLAB实现》[M].北京:
中国林业出版社,2006
[6]王彬.《MATLAB数字信号处理》[M].北京:
机械工业出版社,2010
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