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數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告

時(shí)間:2024-07-10 07:56:24 其他報(bào)告 我要投稿
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數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告

  在現(xiàn)實(shí)生活中,報(bào)告十分的重要,報(bào)告根據(jù)用途的不同也有著不同的類型。我敢肯定,大部分人都對寫報(bào)告很是頭疼的,以下是小編整理的數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告,希望對大家有所幫助。

數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告

  一、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)

  通過數(shù)字信號處理的課程設(shè)計(jì),使學(xué)生對信號的采集,處理,傳輸,顯示,存儲(chǔ)和分析等有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解。鞏固和運(yùn)用數(shù)字信號處理課程中的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能,掌握最基本的數(shù)字信號處理的理論和方法,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題和解決問題的能力。

  二、基本要求

  1、基本要求:設(shè)計(jì)一個(gè)語音信號分析和處理系統(tǒng),要求學(xué)生對所采集的語音信號在MATLAB軟件平臺(tái)下進(jìn)行頻譜分析和處理;

  2、提高要求:對所采集的語音信號疊加干擾噪聲進(jìn)行頻譜分析,設(shè)計(jì)合適的濾波器濾除噪聲,恢復(fù)原信號。

  3、基本教學(xué)要求:每組一臺(tái)電腦(附話筒和耳機(jī)),電腦安裝MATLAB軟件。

  三、設(shè)計(jì)要求

  本次課程設(shè)計(jì)最終要求提交設(shè)計(jì)說明書,由以下各部分組成:

  1、理論依據(jù)

  根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)功能,掌握設(shè)計(jì)中所需的理論(采樣頻率,采樣位數(shù)的概念,采樣定理;時(shí)域信號的DFT,F(xiàn)FT及頻譜分析;數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和方法,各種不同性能的濾波器的性能比較),闡述設(shè)計(jì)原理。

  2、信號采集

  采集語音信號,畫出信號的時(shí)域波形圖和頻譜圖。

  3、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

  根據(jù)語音信號的特點(diǎn),設(shè)計(jì)IIR低通數(shù)字濾波器;FIR低通數(shù)字濾波器;畫出各種數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)圖。

  4、信號處理

 。1)利用設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字濾波器分別對采集的信號進(jìn)行濾波處理;

 。2)利用設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器分別對采集的信號進(jìn)行濾波處理;

 。3)在原始的語音信號3000HZ以上頻段疊加白噪聲,選擇所設(shè)計(jì)的一種對疊加白噪聲后的語音信號處理,濾除白噪聲;

  (4)畫出處理過程中所得的各種波形及頻譜圖。

  5、信號分析

  對語音信號進(jìn)行回放,感覺濾波前后聲音的變化。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜,對所得結(jié)果和濾波器性能進(jìn)行頻譜分析,闡明原因得出結(jié)論。

  4、理論依據(jù)

  4.1語音信號的采集和頻譜分析

  利用WINDOWS下的錄音機(jī),用單聲道錄制一段自己的聲音,時(shí)間在1S內(nèi)。然后在MATLAB軟件平臺(tái)下,利用函數(shù)WAVREAD對語音信號進(jìn)行采樣,記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。

  對語音信號進(jìn)行快速傅立葉變換,在一個(gè)窗口同時(shí)畫出信號的時(shí)域波形圖和頻譜圖,分析語音信號的頻譜特點(diǎn)。

  低通濾波器性能指標(biāo):fp=2670HZ,fs=3300HZ,Ap=1dB,As=30dB,采樣頻率為10000hz。

  4.3用濾波器對信號進(jìn)行濾波

 。1)利用自己設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字濾波器對采集的信號進(jìn)行濾波處理,在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜。

 。2)利用自己設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器對采集的信號進(jìn)行濾波處理,在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜。

  在MATLAB中,F(xiàn)IR濾波器利用fftfilt對信號進(jìn)行濾波,IIR濾波器利用filter對信號進(jìn)行濾波。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜,對所得結(jié)果和濾波器性能進(jìn)行頻譜分析。

  4.4回放語音信號

  對語音信號進(jìn)行回放,感覺濾波前后語音信號的變化。

  4.5對語音信號加入噪聲后的頻譜分析和濾波

  在MATLAB軟件平臺(tái)下,在3000HZ以上頻段產(chǎn)生一個(gè)白噪聲,疊加到采集的原始語音信號中,在一個(gè)窗口同時(shí)畫出白噪聲的時(shí)域波形及頻譜,在另一個(gè)窗口同時(shí)畫出疊加噪聲前后語音信號的波形及頻譜;設(shè)計(jì)一種濾波器疊加噪聲后的語音信號進(jìn)行處理,濾除疊加的白噪聲,在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語音信號的波形及頻譜;比較濾波前后語音信號的波形及頻譜,對所得結(jié)果進(jìn)行頻譜分析;對語音信號進(jìn)行回放,感覺濾波前后聲音的變化。

  5、基于MATLAB的語音信號分析和處理

  5.1信號采集

  我們利用函數(shù)wavread對語音信號進(jìn)行采集,原始語音信號及其頻譜如下圖,信號采集程序見附錄。

  圖1原始語音信號及其頻譜

  5.2根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

  低通濾波器性能指標(biāo):fp=2670HZ,fs=3300HZ,Ap=1dB,As=30dB,采樣頻率為10000hz。

 。1)FIR低通濾波器的設(shè)計(jì):

  FIR低通濾波器的幅頻特性如下圖,設(shè)計(jì)程序見附錄。

  圖2FIR低通濾波器的幅頻特性

 。2)IIR低通濾波器的設(shè)計(jì):

  IIR低通濾波器的幅頻特性如下圖,設(shè)計(jì)程序見附錄。

  圖3IIR低通濾波器的幅頻特性

  5.3用濾波器對信號進(jìn)行濾波

 。1)FIR低通濾波:

  圖4FIR低通濾波前后的頻譜

 。2)IIR低通濾波:

  圖5IIR低通濾波前后的頻譜

  5.4回放語音信號

  經(jīng)過加噪聲處理后,可在Matlab中用函數(shù)sound對聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式:sound(y,F(xiàn)s),sound(y)和sound(y,F(xiàn)s,bits)。

  可以察覺濾波前后的聲音有明顯的變化。

  5.5對語音信號加入噪聲后的頻譜分析和濾波

  加入噪聲后的波形和頻譜如下圖:

  圖6加噪聲后波形和頻譜

  6、課程設(shè)計(jì)總結(jié)

  數(shù)字濾波器是一種對數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時(shí)間系統(tǒng)。

  它能夠有效的對數(shù)字信號進(jìn)行過濾,過濾數(shù)字信號中的干擾和多余成分,保證通信過程的正常實(shí)現(xiàn)。

  在這次的數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì)里,比較重要的函數(shù)有wavread函數(shù)、sound函數(shù)等,通過上網(wǎng)和翻閱相關(guān)書籍,我了解了它們的基本用法。

  關(guān)于濾波也是很重要的一部分,有FIR濾波器和IIR濾波器的設(shè)計(jì)。通過自主學(xué)習(xí),我很快地掌握了編程方法。

  在設(shè)計(jì)過程中,我也遇到了理論知識的忘記、編程過少導(dǎo)致的不熟練、軟件運(yùn)用不自如等問題,但是經(jīng)過思考、請教同學(xué)和老師、查閱相關(guān)資料,最終這些問題都得到了解決,最終設(shè)計(jì)出了符合要求的濾波器并通過相關(guān)信號進(jìn)行了驗(yàn)證。

  總的來說,通過這次的課程設(shè)計(jì),我對MATLAB這個(gè)軟件有了更深的認(rèn)識,也進(jìn)一步熟悉了MATLAB的使用,感覺到MATLAB軟件功能的強(qiáng)大,大大增加了我對MATLAB的興趣。

  經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì),使我發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足,為了在今后的學(xué)習(xí)和生活中注意改進(jìn)自己的不足,我要更加努力,學(xué)習(xí)好專業(yè)知識并注重運(yùn)用到實(shí)際,同時(shí),這次課程設(shè)計(jì)還提高了自己的動(dòng)手能力、思維能力和學(xué)習(xí)的積極性,為我今后的學(xué)習(xí)和工作都提供了不小的幫助,讓我受益匪淺。

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