基于某MATLAB地数字滤波器设计及其对语音信号地应用Word格式.docx
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画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；
给定滤波器的性能指标,采用MATLAB设计数字滤波器,并画出滤波器的频率响应；
然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比,分析信号的变化；
回放语音信号。
3课程设计基础
MATLAB编程基础、数字信号处理知识、语音信号处理知识。
4.具体步骤与要求
4.1 语音信号的采集
录制一段自己的话音,或利用老师给的语音，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。
程序：
[I,Fs,bits]=wavread（'
2.wav'
）;
%读取语音信号2.wav
sound（I）;
%重放语音
wavrecord（2*Fs,Fs）;
%使用基于PC的音频输入设备
4.2语音信号的频谱分析
要求画出语音信号的时域波形；
然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。
clearall
3.wav'
%读取语音信号3.wav
Y=fft（I）;
%进行快速傅里叶变换
mag=abs（Y）;
%求取幅度谱
phase=angle（Y）;
%求取相位谱
phase=phase*180/pi;
%转换为Pi单位
dB=20*log10（abs（Y）+eps）;
%求取对数幅度谱
t=（0:
length（I）-1）/Fs;
%设置标度
subplot（221）;
plot（t,I）;
title（'
波形图'
xlabel（'
时间（s）'
ylabel（'
幅度'
%设置标题和横纵坐标
f=（1:
length（Y））*Fs/length（Y）;
subplot（222）;
plot（f,mag）;
幅度谱'
频率（Hz）'
频谱幅度'
subplot（223）;
plot（f,phase）;
相位谱'
频谱相位'
subplot（224）;
plot（f,dB）;
对数幅度谱'
频谱幅度（dB）'
图2时域波形和信号的频谱特性
4.3设计数字滤波器，画出其频率响应曲线
各滤波器的性能指标：
（1）低通滤波器性能指标 fp＝1000Hz,fs＝1200Hz,As＝40dB,Ap＝1dB。
（2）高通滤波器性能指标 fs＝4000Hz,fp＝4300Hz,As＝40dB,Ap＝1dB
（3）带通滤波器性能指标 fp1＝1200Hz,fp2＝3000Hz,fs1＝1000Hz,fs2＝3200Hz,As＝40dB,Ap＝1dB。
要求：
（1）频率变换法设计IIR滤波器：
可以利用函数butter、cheby1、cheby2和ellip等设计。
（2）（选做）设计IIR滤波器：
用双线性变换法设计上面要求的3种滤波器。
bilinear
（3）（选做）设计FIR滤波器：
用窗函数法设计上面要求的3种滤波器。
可以利用函数fir1设计FIR滤波器。
（4）采用函数freqz画出各滤波器的频率响应。
%LPF设计
fpL=1000;
%通带频率Hz
fsL=1200;
%阻带频率Hz
apL=1;
%通带纹波DB
asL=40;
%阻带衰减DB
WpL=fpL*2/Fs;
%通带角频率rad
WsL=fsL*2/Fs;
%阻带角频率rad
%巴特沃斯低通滤波器
[nL,WnL]=buttord（WpL,WsL,apL,asL）;
%求得n和Wn，n是最小阶数，Wn是截止频率
[bL,aL]=butter（nL,WnL,'
low'
%低通滤波器传递函数系数
[hL,wL]=freqz（bL,aL）;
title（'
巴特沃斯低通滤波器'
）
%cheby1低通滤波器
[n1L,Wn1L]=cheb1ord（WpL,WsL,apL,asL）;
[b1L,a1L]=cheby1（n1L,apL,Wn1L,'
[h1L,w1L]=freqz（b1L,a1L）;
cheby1低通滤波器'
%cheby2低通滤波器
[n2L,Wn2L]=cheb2ord（WpL,WsL,apL,asL）;
[b2L,a2L]=cheby2（n2L,apL,Wn2L,'
[h2L,w2L]=freqz（b2L,a2L）;
cheby2低通滤波器'
%椭圆低通滤波器
[n3L,Wn3L]=ellipord（WpL,WsL,apL,asL）;
[b3L,a3L]=ellip（n3L,apL,asL,Wn3L,'
[h3L,w3L]=freqz（b3L,a3L）;
椭圆低通
%HPF设计
fpH=4300;
fsH=4000;
apH=1;
asH=40;
WpH=fpH*2/Fs;
WsH=fsH*2/Fs;
%巴特沃斯高通滤波器
[nH,WnH]=buttord（WpH,WsH,apH,asH）;
[bH,aH]=butter（nH,WnH,'
high'
[hH,wH]=freqz（bH,aH）;
巴特沃斯高通滤波器'
%cheby1高通滤波器
[n1H,Wn1H]=cheb1ord（WpH,WsH,apH,asH）;
[b1H,a1H]=cheby1（n1H,apH,Wn1H,'
[h1H,w1H]=freqz（b1H,a1H）;
cheby1高通滤波器'
%cheby2高通滤波器
[n2H,Wn2H]=cheb2ord（WpH,WsH,apH,asH）;
[b2H,a2H]=cheby2（n2H,apH,Wn2H,'
[h2H,w2H]=freqz（b2H,a2H）;
cheby2高通滤波器'
%椭圆高通滤波器
[n3H,Wn3H]=ellipord（WpH,WsH,apH,asH）;
[b3H,a3H]=ellip（n3H,apH,asH,Wn3H,'
[h3H,w3H]=freqz（b3H,a3H）;
椭圆高通滤波器'
%BPF设计
fp1=1200;
%通带截止频率
fp2=3000;
fpB=[12003000];
%通带频率
fs1=1000;
%阻带截止频率
fs2=3200;
fsB=[10003200];
%阻带频率
apB=1;
%通带纹波
asB=40;
%阻带衰减
WpB=fpB*2/Fs;
WsB=fsB*2/Fs;
[nB,WnB]=buttord（WpB,WsB,apB,asB）;
[bB,aB]=butter（nB,WnB）;
[hB,wB]=freqz（bB,aB）;
巴特沃斯带通滤波器'
[n1B,Wn1B]=cheb1ord（WpB,WsB,apB,asB）;
[b1B,a1B]=cheby1（n1B,apB,Wn1B'
[h1B,w1B]=freqz（b1B,a1B）;
cheby1带通滤波器'
[n2B,Wn2B]=cheb2ord（WpB,WsB,apB,asB）;
[b2B,a2B]=cheby2（n2B,apB,Wn2B）;
[h2B,w2B]=freqz（b2B,a2B）;
cheby2带通滤波器'
[n3B,Wn3B]=ellipord（WpB,WsB,apB,asB）;
[b3B,a3B]=ellip（n3B,apB,asB,Wn3B）;
%figure（10）
[h3B,w3B]=freqz（b3B,a3B）;
椭圆带通滤波器'
4.4 用滤波器对信号进行滤波，比较滤波前后语音信号的波形及频谱
要求用自己设计的各滤波器分别对采集的语音信号进行滤波，并在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。
（1）IIR滤波器利用函数filter对信号进行滤波；
（2）FIR滤波器利用函数fftfilt对信号进行滤波。
%LPF滤波且进行频谱变换
%IIR低通滤波
IIRyL=filter（bL,aL,x）;
%语音信号通过butter低通滤波器
IIRy1L=filter（b1L,a1L,x）;
%语音信号通过cheby1低通滤波器
IIRy2L=filter（b2L,a2L,x）;
%语音信号通过cheby2低通滤波器
IIRy3L=filter（b3L,a3L,x）;
%语音信号通过ellip低通滤波器
%FIR低通滤波
FIRyL=fftfilt（bL,x）;
FIRy1L=fftfilt（b1L,x）;
FIRy2L=fftfilt（b2L,x）;
FIRy3L=fftfilt（b3L,x）;
%IIR低通滤波后FFT
FFTIIRyL=fft（IIRyL）;
%语音信号通过butter低通滤波器后FFT
FFTIIRy1L=fft（IIRy1L）;
%语
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