基于FIR滤波器的语音信号处理设计_1

毕业设计选题：基于FIR滤波器的语音信号处理设计设计思路：

1. 介绍数字滤波器的概念及分类主要分数字滤波器的概念、发展现状、按照不同性能的分类，突出IIR和FIR滤波器。 2. 重点介绍FIR滤波器的设计原理主要从FIR的设计原理（理论）、性能指标、分类、设计方法（重点，一共三种，分别介绍其理论和实现方法）以及优缺点入手分析 3. 介绍语音信号的处理过程及原理简单介绍一下采样原理，再介绍语音信号的采集流程（录音、转码、采样、打开、回放） 4. 简单介绍MATLAB的功能及使用方法简单介绍MATLAB在信号处理方面的功能（信号的采集、频谱分析、滤波器的设计）以及它的使用方法 5. 设计一个能处理声音信号的FIR滤波器全文的核心，先录制一段语音，通过MATLAB采集显示，分析时域波形及频谱显示；再设置滤波后的性能指标，用MATLAB分别用三种方法设计出FIR滤波器；将设计好的滤波器加入原语音信号中，观察处理后的时域波形及频谱；最后分析比较三种方法以及与无滤波器的显示比较，得出结论。（如果可以，首先可以在原音中加入噪音，观察加入滤波器前后波形的差异，说明滤波器在语音信号处理方面的作用；只通过编程来完成滤波器的设计，还不够形象，最好可以通过Simulink将整个系统仿真出来，说明结果的可靠性。） 6. 简单分析一下所设计滤波器的优缺点由于FIR滤波器设计原理本身存在一些误差，导致仿真出来的结果必然存在一些误差，分析这些误差的来源，再说明FIR滤波器在语音信号处理方面的优点，得出结论。 7. 总结全文的思路和研究方法总结在毕业设计过程中遇到的问题，以及解决的方法；最后感谢老师的指导，通过毕业设计学到了哪些东西。 8. 参考文献主要是图书馆借阅的书籍、翻看的论文和报刊，还有网上资料的文献来源。（每引用一些知识点，就注明其出处，但不能完全照抄，按照自己的话来重新组织。） 9. 附录将MATLAB的编程代码全部附上，如果有其他的图表也附上研究对象：FIR滤波器辅助对象：语音信号工具软件：MATLAB

FilterMATLAB

频谱显示+语音信号

噪声

语音信号的滤波流程图摘要本文设计介绍了基于Matlab的对语音信号采集、处理及FIR滤波器的设计，并使之实现的过程。理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法，用Matlab进行数字语音信号处理，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。

关键词：数字滤波器 FIR 语音信号 MATLAB 第1章数字滤波器的概念与分类随着信息时代与数字技术的发展，数字信号处理己逐渐发展成为当今极其重要的学科与技术领域之一。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。其中，滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的相关理论也一直都是人们研究的重点之一。数字滤波器是数字信号处理的重要基础，在对信号的滤波、检测及参数的估计等信号应用中，数字滤波器是使用最为广泛的一种线性系统。数字滤波器根据其单位冲击响应函数的时域特性可分为两类：无限冲击响应(IIR)数字滤波器和有限冲击响应(FIR)数字滤波器。与IIR数字滤波器相比,FIR数字滤波器的实现是非递归的，稳定性好，精度高；更重要的是FIR数字滤波器在满足幅度响应要求的同时，可以获得严格的线性相位。因此，它在高保真的信号处理中，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应用5

1数字滤波器 1.1数字滤波器的概述所谓数字滤波器，是指输入输出均为数字信号，通过一定的运算关系，改变输入信号中所含频率成分的相对比例，或则滤除某些频率成分的器件[3]。数字滤波器具有稳定性高、精度高、灵活性大等突出优点。对于数字滤波器而言，若系统函数为H(z),其脉冲响应为h(n),输入时间序列为x(n),则它们在时域内的关系式如下：

()()()ynhnxn (1-1) 在Z域内，输入和输出存在如下关系：

()()()YzHzXz (1-2) 式中， X(z)、Y(z)分别为x(n)和y(n)的Z变换。在频域内，输入和输出则存在如下关系：

()()()YjHjXj (1-3) 式中，()Hj是数字滤波器的频率特性；()Xj、()Yj分别为x(n)和y(n)的频谱，而为数字角频率。

1.2数字滤波器的分类数字滤波器可以有很多种分类方法，但总体上可分为两大类。一类称为经典滤波器，即一般的滤波器，其特点是输入信号中的有用成分和希望滤除的成分占用不同的频带，通过合适的选频滤波器可以实现滤波[4]。例如，若输入信号中有干扰，信号和干扰的频带互不重叠，则可滤出信号中的干扰得到纯信号。但是，如果输入信号中信号和干扰的频带相互重叠，则干扰就不能被有效的滤除。另一类称为现代滤波器，如维纳滤波器、卡尔曼滤波器等，其输入信号中有用信号和希望滤除的频带成分重叠。对于经典滤波器，从频域上也可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器。从时域特性上看，数字滤波器还可以分为有限脉冲响应（FIR，finite impulse response）数字滤波器和无限脉冲响应（IIR, infinite impulse response）数字滤波器[5]。对于有限脉冲响应（FIR）数字滤波器，其输出y(n)只取决于有限个过6

去和现在的输入，x(n),x(n-1),…,x(n-m),滤波器的输入输出关系可表示为 0()()Mrrynbxnr

(1-4) 对于无限脉冲响应（IIR）数字滤波器，它的输出不仅取决于过去和现在的输入，而且还取决于过去的输出，其差分方程为

10()()()NMkrkrynaynkbxnr

(1-5) 该差分方程的单位冲激响应是无限延续的。

1.3数字滤波器设计指标设数字滤波器的传输函数用下式表示： )()()(jjjeeHeH (1-6) 式中，｜H(ej)｜为幅频特性，)(为相频特性[6]。幅频特性表示信号通过滤波器后各频率成分的衰减情况，相频特性则反映各频率成分通过滤波器后在时间上的延时情况。通常，选频滤波器的指标要求都以幅频特性给出，对相频特性不作要求，如果需要对输出波形有严格要求，如语音合成、波形传输等，则要求设计线性相位数字滤波器[7]。

数字滤波器的参数指标是p、s、p和s。p和s分别称为通带截止频率和阻带截止频率。通带和阻带内允许的衰减一般用分贝数表示，通带内允许的最大衰减用p表示，阻带内允许的最小衰减用s表示，

p和s分别定义为

0()20lg20lg()()ppjjpj

HeHeHe dB 7

(1-7） 0()20lg20lg()()ssjjsj

HeHeHe dB

(1-8) 式中均假定0()jHe已被归一化为1

数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理[1] (DSP：Digtal Signal Processing)技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化)，这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理，就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。例如，对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支[2-3]。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安

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语音信号的FIR滤波

语音信号的FIR 滤波一、实验目的1、熟悉ICETEK —VC5509—A 板上语言codec 芯片TLV320AIC23的设计和程序控制原理。

2、熟悉FIR 滤波器工作原理及其编程。

3、掌握使用TI 的算法库dsplib 提高程序运行效率的方法。

4、学习使用CCS 图形观察窗口观察和分析语音波形及其频谱。

二、实验设备计算机，ICETEK —VC5509A —S60(6.1)实验箱（或ICETEK 仿真器+ ICETEK —VC5509—A 系统板+相关连线及电源）, 耳机，麦克风。

三、实验原理1、TLV320AI C23芯片性能指标及控制方法：ICETEK —VC5509A 评估板上有一个语音编解码芯片TLV320AI C23。

TLV320AI C23内部ADC 、DAC 转换模块带有带有完整的数字滤波器，采样频率范围从8KHz 到96KHz 。

TMS320VC5509与语音编解码芯片TLV320AI C23的连接图如下：J5J8J7J6TLV320AI C23内部含有输入控制、通道控制、音频格式等寄存器，通过编程实现对语音信号采集及回放的控制。

2、FIR滤波器原理参数选取：实验程序采用64阶滤波参数，低通滤波，汉明窗（Hamming Window）函数，截止频率为2400H z,采样频率为48000Hz，增益40db。

3、TI的算法库dsplib使用调用函数fir2。

将通过麦克风输入的数据存于左声道缓冲区，对数据进行FIR滤波后存于右声道缓冲区，然后播放，比较。

四、实验步骤1、实验准备：（1）连接实验设备（2）准备音频输入、输出设备。

●将耳机上麦克风插头插到ICETEK—VC5509—A板的J5插座●将耳机上音频输入插头插到ICETEK—VC5509—A板的J7插座●调节耳机上音量旋钮到适中位置。

2、设置Code Composer Studio2.21在硬件仿真（Emulator）方式下运行。

基于MATLAB的语音信号FIR数字滤波处理

目录1 绪论 (2)2课程设计的具体实现 (4)2.1 语音信号的录制 (4)2.2 FIR滤波器的设计方法 (4)3语音信号的时频分析 (5)3.1语音信号载入MATLAB (5)3.2语音信号时域和频域分析 (6)3.3设计FIR数字滤波器 (7)3.3.1 窗函数hamming设计带通滤波器 (8)3.3.2 窗函数hanning设计带通滤波器 (9)3.3.3 窗函数Blackman设计带通滤波器 (10)3.3.4 窗函数Boxcar设计带通滤波器 (11)3.4滤波之后的时域和频域分析 (12)3.4.1 窗函数hamming设计带通滤波器滤波 (13)3.4.2 窗函数hanning设计带通滤波器滤波 (13)3.4.3 窗函数Blackman设计带通滤波器滤波 (14)3.4.4 窗函数Boxcar设计带通滤波器滤波 (15)3.5回放语音信号 (16)结论 (16)参考文献 (18)1 绪论数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。

它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。

具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。

数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。

随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。

数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。

数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。

FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统），因而只能用较高的阶数达到高的选择性。

基于滤波器的语音信号分析与处理

王璐：基于滤波器的语音信号分析与处理
目录
摘要............................................... 错误！未定义书签。第 1 章绪论........................................ 错误！未定义书签。 1.1MATLAB 简介 .................................. 错误！未定义书签。 1.2 滤波器简介 .................................. 错误！未定义书签。 1.2.1 滤波器的构成 ........................... 错误！未定义书签。 1.2.2 滤波器的功能 ........................... 错误！未定义书签。 1.2.3 数字滤波器简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。第 2 章语音信号处理技术简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 2.1 语音信号处理技术简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 2.1.1 语音的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 2.1.2 语音信号处理技术的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 2.1.3 语音信号处理技术的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。第 3 章课程设计的内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 3.1 课程设计的目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 3.2 课程设计的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 3.2.1 数字滤波器的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 3.2.2 用窗函数法设计 FIR 数字滤波器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。

数字信号处理课程设计--基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计

数字信号处理课程设计报告设计题目：基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计专业班级学号学生姓名指导教师教师评分目录一、摘要 (1)二、概述 (2)三、系统设计 (3)3.1 DSP 系统原理框图 (3)3.2 DSP 系统各部分分析 (4)四、硬件设计 (5)4.1 硬件整体电路及框图 (5)4.2 硬件各部分组成简介 (6)五、软件设计 (10)5.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构 (10)5.2 FIR 数字滤波器的设计 (10)5.2.1 FIR 滤波器的主要特点 (10)5.2.2 FIR 滤波器设计方法 (10)5.2.3 窗函数法设计的基本思想 (11)5.2.4 用窗函数设计FIR滤波器的步骤 (12)5.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 (13)5.3.1 Matlab软件介绍 (13)5.3.2 用Matlab实现FIR数字滤波器的几种方法 (13)5.4 FFT参数的计算 (17)5.5 DSP程序流程图 (17)六、实验结果 (19)七、个人总结 (21)八、参考文献 (22)附件： (23)数字信号处理课程设计一、摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置，可作为应用系统对信号的前期处理。

DSP芯片实现的数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性。

因此基于DSP实现的数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。

本文首先介绍了数字滤波器的概念及分类，以及数字滤波器的实现方法。

在理解FIR 滤波器的工作原理及其设计方法的基础上，在MATLAB环境下利用矩形窗设计实现FIR滤波器。

然后通过DSP结合CCS2.0软件进行编程，最终实现了基于DSP的FIR数字低通滤波器的设计。

仿真结果表明，基于DSP实现的滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强等优点，并能实现对信号的实时滤波。

FIR滤波器设计分析

FIR滤波器设计分析FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一类数字滤波器，其输出只取决于输入信号的有限数量的过去样本。

FIR滤波器的设计分析主要包括滤波器的设计目标、设计方法、设计参数选择、滤波器性能评估等方面。

首先，FIR滤波器的设计目标是根据特定的应用需求，设计一个能够满足给定要求的滤波器。

比如，在音频信号处理中，常见的设计目标包括降低噪声、增强语音清晰度等。

接下来，FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法。

窗函数法是通过选择合适的窗函数来设计FIR滤波器，常见的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。

频率采样法是通过在频域上选择一组等间隔的频率样点，然后通过频域设计方法将这些样点连接起来，得到FIR滤波器的频响。

设计参数选择是FIR滤波器设计的重要环节。

常见的设计参数包括滤波器阶数、截止频率、过渡带宽等。

滤波器阶数决定了滤波器的复杂度，一般情况下，滤波器阶数越高，滤波器的性能也会越好。

截止频率是指滤波器的频段边界，过渡带宽是指频域中通过频样点与阻带频样点之间的频带范围。

最后，FIR滤波器的性能评估主要包括幅频响应、相频响应、群延迟等指标。

幅频响应可以用来评估滤波器的频率特性，相频响应则描述了信号在滤波过程中的相对延迟。

群延迟是指信号通过滤波器时的延迟时间，对于实时信号处理应用非常重要。

总结起来，FIR滤波器设计分析主要涉及设计目标、设计方法、设计参数选择和滤波器性能评估四个方面。

通过合理选择设计方法和参数，并对滤波器的性能进行评估，可以设计出满足特定要求的FIR滤波器，从而实现信号处理、噪声降低等应用。

语音信号的FIR滤波器处理要点

（语音信号的FIR滤波器处理）课程名称：DSP原理及应用报告提交日期2011年12月13日项目答辩日期2011年12月13日1 导论以及设计要求1.1引言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为如今一门极其重要的学科和技术领域。

数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，它是现代电子技术、相结合的产物。

一门主流技术，随着信息处理技术的飞速发展，计算机技术和数字信号处理技术逐渐发展成为使它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。

数字滤波是语音处理、图像处理、频谱分析等应用中的基本处理算法。

DSP 是一种处理数字信号的专用微处理器, 主要应用于实时快速地实现各种信号的数字处理算法。

用 DSP 芯片实现数字滤波具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点。

数字滤波器分为有限冲激响应滤波器（FIR滤波器）和无限冲激响应滤波器（IIR滤波器）。

FIR 滤波器属于经典滤波器，优点就是由于不存在系统极点，FIR 滤波器是绝对稳定的系统，FIR 滤波器还确保了线性相位，在信号处理中占有极其重要的地位。

数字滤波器一直以来就是数字信号处理器（DSP）最广为人知的应用，FIR 滤波器的单位冲激响应 b(n)为有限长序列,若 b(n)为实数, 且满足偶对称:b(n)= b(N- 1- n)的条件, 称为系数对称FIR 滤波器。

系数对称 FIR 滤波器在数字信号处理中应用十分广泛。

1.2设计的目的通过课程设计，加深对DSP芯片TMS320C54x的结构、工作原理的理解，获得DSP应用技术的实际训练，掌握设计较复杂DSP系统的基本方法。

通过使用汇编语言编写具有完整功能的图形处理程序或信息系统，使学生加深对所学知识的理解，进一步巩固汇编语言讲法规则。

基于数字滤波器的语音信号处理系统的设计

基于数字滤波器的语音信号处理系统的设计前言: 语音信号的数字滤波就是利用快速傅里叶变换fft对语音信号进行频谱分析,利用分析得到的指标设计数字滤波器，将不需要的部分通过设计好的数字滤波器滤除掉，以达到优化语音的目的。

数字滤波器是一种对数字信号进行处理的系统，数字滤波器完成数字信号滤波处理功能，其输入是一组数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。

它通过一定的运算关系或电路形式来改变输入信号所包含的频率成分的相对比例或滤出某些频率成分，数字滤波器具有稳定性高、精度高、灵活性大等优点。

随着数字技术的发展,用数字技术实现滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。

摘要: 本文介绍了两种数字滤波器的基本设计原理及步骤1、利用双线性变换法以及脉冲响应不变法设计IＩＲ数字滤波器2、用窗函数法实现ＦIR数字滤波器的设计。

并且把理论与实践结合,通过一段语音，利用ＭＡTLAB软件分析语音信号频谱,确定指标设计滤波器，编写程序设计滤波器,对语音信号进行滤波处理,分析滤波后的时域和频域特征，回放语音信号分析其经过信号处理后的效果。

正文1、总体设计1．1 总体设计内容1) 利用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器，实现数字低通、数字高通、数字带通、数字带阻。

2) 利用窗函数实现FＩR数字滤波器的设计3) 设计完整的语音信号处理系统,可实现语音信号的读入、语音信号的频域分析、滤波器选择、语音信号的时/频域滤波操作、语音信号的短时频域分析等功能。

1.2 课设流程图设计２、模块设计2.1 语音信号的采集用winｄows工具中的录音机录一段(语音信号)，将语音信号的文件命名为test．wａv.将语音文件保存后,在ＭAＴLAB软件平台下，首先调用wavreaｄ函数可采集到录制的音乐信号,并得到其采样率ｆｓ和比特数bitｓ。

具体调用如下:＞＞[y,fｓ,bits]=wavrｅad('ｄ:＼tｅst.ｗav＇)%读取语音信号。

语音信号的频谱分析和FIR滤波器的设计要点

目录一．绪论1.课题背景 (2)2.本次课程设计的目的 (2)二．设计原理及实验工具1.设计原理（1）采样频率、位数及采样定理 (3)（2）时域信号的FFT分析 (4)（3）基于窗函数的FIR数字滤波器设计法 (4)2.实验工具 (5)三．仿真程序及频谱分析1.语音信号的频谱分析 (5)2.FFT频谱分析 (7)3.FIR数字低通滤波器的设计 (8)4.FIR数字高通滤波器的设计 (10)5.FIR数字带通滤波器的设计 (13)6.保存滤波后的声音文件 (15)五．设计总结 (15)六．参考文献 (16)一．绪论1.课题背景随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理己成为当今一门极其重要的学科和技术领域，数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

任意一个信号都具有时域与频域特性，信号的频谱完全代表了信号，因而研究信号的频谱就等于研究信号本身。

通常从频域角度对信号进行分析与处理，容易对信号的特性获得深入的了解。

因此，信号的频谱分析是数字信号处理技术中的一种较为重要的工具。

在工程领域中，MATLAB 是一种倍受程序开发人员青睐的语言，对于一些需要做大量数据运算处理的复杂应用以及某些复杂的频谱分析算法MATLAB显得游刃有余。

2.本次课程设计的目的（1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵（2）了解matlab对声音信号的处理指令（3）聊二级计算机存储信号的方式及语音信号的特点（4）加深对采样定理的理解（5）加深对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力（6）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法（7）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。

（8）学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器二．实验原理、工具1.实验原理（1）采样频率、位数及采样定理采样频率：定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，用赫兹（Hz）来表示。

语音信号处理与FIR IIR滤波器

数字信号处理课程设计10电子信息科学与技术赵祎10380051一、实验目的1．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；2．掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；3．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；4．掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法；5．学会用MATLAB对信号进行分析和处理。

二、实验原理参考《数字信号处理》教材，MATLAB的signal processing toolbox.三、主要实验仪器及材料微型计算机、Matlab软件。

四、实验内容（一）．语音信号的采集及频谱分析使用windows的录音功能或其他软件录制一段话音，时间控制在5秒左右。

然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

在录制的语音信号中加入高斯白噪声。

对于无高斯白噪声影响和有高斯白噪声影响的语音信号：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，可以利用函数FFT对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。

（二）设计FIR和IIR数字滤波器并滤波基于FIR（滤波器窗函数法，包括Hamming窗、Kaiser窗）和IIR（双线性变换法设计巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器I型滤波器）的设计方法，分别设计以下三种数字滤波器，根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz，As=100dB，Ap=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz As=100dB，Ap=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。

利用MATLAB软件工具，设计上面要求的三种滤波器：第一步、设计出各数字滤波器并画出滤波器的频率特性曲线；第二步、比较FIR和IIR两种滤波器的性能，在FIR滤波器和IIR滤波器中分别选择性能好的一项，然后用各滤波器分别对采集的语音信号进行滤波。

语音信号的频谱分析和FIR滤波器的设计.

任意一个信号都具有时域与频域特性，信号的频谱完全代表了信号，因而研究信号的频谱就等于研究信号本身。

通常从频域角度对信号进行分析与处理，容易对信号的特性获得深入的了解。

因此，信号的频谱分析是数字信号处理技术中的一种较为重要的工具。

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