数字信号处理课程设计任务书2

数字信号处理课程设计

题目：基于MA TLAB语音滤波实验的设计和仿真实现

出题依据：

《数字信号处理》是电子信息类和自动控制类专业极其重要的一门专业基础课程，这门课程是将信号和系统抽象成离散的数学模型，并从数学分析的角度分别讨论信号、系统、信号经过系统、系统设计（主要是滤波器）等问题。

采用仿真可帮助学生加强理解，MATLAB里面有很多应用接口函数，利用这些接口函数可以很容易地实现数学运算和实际效果的交互，利用MATLAB的声音处理函数作为接口设计一组语音滤波实验，配合Windows操作系统支持的语音媒体播放器可以很方便地将经过数字处理后的语音效果直观地体现出来，对于学生深刻理解数字信号处理中抽象数学运算的现实物理意义很有帮助。

课程设计目的：

１．熟悉MATLAB在电子信息方向的应用：MATLAB现已成为系统级高层设计的流行仿真工具，特别是算法的验证。

２．通过实验效果加深学生的数字信号处理的理解：数字信号处理的深刻物理意义都隐含在数学运算之中，本课程设计就是要通过语音滤波将数字处理中算法的作用以实际语音效果体现出来。３．通过各种滤波器的设计和仿真来加深学生对滤波的理解并提高设计能力：滤波器设计不仅是本课程的重点，也是工程上应用最多的技术。

４．通过本课程设计提高学生的实验设计能力：工程应用上存在很多不确定性，这些不确定性只通过大量恰当的实验才能对其有一个统计上的把握，所以实验设计能力在工程应用上显得尤其重要。

课程设计要求：

根据要求自行设计方案并编写程序完成以下任务：

１．实现语音信号的时域低通、高通、带通、带阻滤波，进行频谱分析，播放处理前后的语音，并对其实际效果从算法上加以分析。

２．实现语音信号的理想频域低通、高通、带通、带阻滤波，进行频谱分析，播放处理前后的语音，并对其实际效果从算法上加以分析。

３．利用MA TLAB的FDATools分别设计低通、高通、带通、带阻滤波器，利用MATLAB的SPTools对实际的语音进行滤波和频谱分析，播放处理前后的语音，并对其实际效果从算法上加以分析。

４．利用MATLAB的SIMULINK建立一语音处理系统，将自已设计的滤波器用于该系统来实现语音的各种处理。

５．对语音最终处理为频谱在300Hz——3400Hz之间。

６．实现语音的其它处理，如压缩、特技效果等。

课程设计成果形式：

１．满足要求的程序及设计方案。

２．将在MATLAB中设计的方案在DSP实验箱上实现

３．撰写一篇不少于3000字的有关滤波器设计的论文。

课程设计时间：２周。

课程设计场地：ＤＳＰ实验室（ＰＣ机、MA TLAB软件）

基于MATLAB语音滤波实验的设计和仿真实现

１．MATLAB简介（参考：有关MA TLAB的书籍）

介绍MATLAB的特点及应用范围

２．语音信号的获取和输出（参考：MA TLAB命令大全）

２.1 将其它格式的语音流通过Windows附件的录音机转换为.wav格式

２.2 通过wavread（）将.wav格式文件转换为MATLAB中的一维数组

２.3 通过wavwrite（）将一维数组转换为.wav格式

３．滤波器的设计（参考：教材）

３.1滤波的应用及数字的滤波器的分类

３.2 IIR数字滤波器的设计方法

３.3 FIR数字滤波器的设计方法

３.4 MATLAB中的FDA Tools简介（参考：MATLAB信号处理详解）

３.5基于FDATools的IIR数字滤波器设计

３.6基于FDATools的FIR数字滤波器设计

３.7滤波器设计结果的导出

４．语音滤波的实现及频谱分析（参考：MA TLAB在电子电子信息类课程中的应用）４.1语音的时域滤波：基于h(n)的卷积，yn=conv(xn,hn)

基于filter的滤波，yn=filter(b,a,xn)

４.2语音的频域滤波：基于Hz的乘积，Yz=X z·Hz

４.3MATLAB中的SPTools简介（参考：MATLAB信号处理详解）

４.4基于SPTools的语音滤波及频谱分析

①语音信号的导入

②滤波器的导入或设计

③频谱分析

④语音的播放

５．基于SIMULINK的语音滤波系统的设计（参考：精通SIMULINK系统仿真与控制）５.1 SIMULINK简介

５.2 基于SIMULINK的语音滤波系统的构建

５.3语音数据的输入和输出

６．总结